研究人員在一項(xiàng)新研究中報(bào)告說(shuō)，由于一個(gè)偶然的發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家們現(xiàn)在可以構(gòu)建DNA-多肽的生物融合分子，將DNA的歸巢能力與蛋白質(zhì)的廣泛功能結(jié)合起來(lái)，并且不必一個(gè)一個(gè)地合成它們。利用自然發(fā)生的過(guò)程，實(shí)驗(yàn)室可以利用細(xì)菌現(xiàn)有的分子構(gòu)建能力來(lái)產(chǎn)生大量潛在治療性DNA-蛋白質(zhì)融合分子庫(kù)。
自然界中主要的生物聚合物是寡核苷酸和多肽。然而，自然發(fā)生的肽-堿基融合是罕見(jiàn)的。伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的研究團(tuán)隊(duì)報(bào)告了一類具有pyrimidone motif的肽-堿基融合天然產(chǎn)物，這些產(chǎn)物來(lái)自廣泛分布的核糖體合成和翻譯后修飾(RiPP)生物合成途徑。該途徑具有兩個(gè)步驟，即異聚RRE–YcaO–脫氫酶復(fù)合物催化前體肽上的天冬酰胺殘基形成六元吡啶酮（pyrimidone）環(huán)，?；ッ高x擇性地識(shí)別該片段以切割C末端跟隨肽。機(jī)理研究表明，吡啶酮的形成是以底物輔助催化的方式發(fā)生的，需要前體中的His殘基激活天冬酰胺進(jìn)行雜環(huán)化。研究擴(kuò)大了RiPP天然產(chǎn)物的化學(xué)型和YcaO酶的催化范圍。這一發(fā)現(xiàn)為創(chuàng)造類似于肽-堿基生物融合分子開(kāi)辟了道路。研究結(jié)果發(fā)表在《Nature Chemical Biology》雜志上。
伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校生物化學(xué)教授Satish Nair說(shuō):“生物學(xué)中最常見(jiàn)的兩種構(gòu)建模塊是核酸(用于制造RNA和DNA)和氨基酸(構(gòu)成蛋白質(zhì))。”Satish Nair與博士后研究員Zeng-Fei Pei共同領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究。“我們有這兩組生物分子，它們的作用非常不同，幾十年來(lái)，化學(xué)家們一直試圖將它們?nèi)诤系酵粋€(gè)分子中。如果你能制造出一種復(fù)雜的蛋白質(zhì)，然后把核酸放在上面，讓它準(zhǔn)確地到達(dá)你想要的地方，因?yàn)樗鼤?huì)與DNA或RNA的特定區(qū)域結(jié)合，你就能制造出一種精準(zhǔn)藥物。”這些藥物可以用來(lái)中斷細(xì)胞中各種促進(jìn)疾病的過(guò)程，例如阻斷突變基因的轉(zhuǎn)錄，或者結(jié)合致病性非編碼RNA分子來(lái)阻止它們的活性。
最初的發(fā)現(xiàn)純屬偶然。Satish Nair和他的同事們一直在尋找與金屬結(jié)合的蛋白質(zhì)，當(dāng)他們注意到英國(guó)諾維奇的John Innes中心的一個(gè)團(tuán)隊(duì)報(bào)告了一種細(xì)菌產(chǎn)生的有趣分子，這種分子似乎是DNA-蛋白質(zhì)的融合子。伊利諾伊大學(xué)的研究小組聯(lián)系了John Innes中心的科學(xué)家，建議他們重新檢查這種分子，以確定它是否真的像表面上看起來(lái)的那樣。一旦最初的發(fā)現(xiàn)得到證實(shí)，美國(guó)和英國(guó)科學(xué)家合作進(jìn)行了更深入的分析，以發(fā)現(xiàn)形成這種融合分子形成機(jī)制。
Satish Nair說(shuō)，找到一種天然存在的DNA-蛋白質(zhì)融合體，并確定如何誘導(dǎo)細(xì)菌制造這種融合體，將使目前緩慢、勞動(dòng)密集型的過(guò)程變得更加簡(jiǎn)單。“世界上許多高水平的實(shí)驗(yàn)室一直在使用各種合成化學(xué)方法來(lái)制造生物融合分子，這很好:它們都是概念驗(yàn)證，而且是有效的。”“問(wèn)題是你不能大規(guī)模地這么做。你不能制造1億種化合物，因?yàn)槟切枰氵M(jìn)行1億次化學(xué)合成。”
在一系列的實(shí)驗(yàn)中，Satish Nair和他的同事發(fā)現(xiàn)，兩種細(xì)菌酶一起將某些肽轉(zhuǎn)化為DNA-蛋白質(zhì)融合體。第一種酶YcaO修飾肽中的氨基酸，將肽轉(zhuǎn)化為類似堿基的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，使DNA和RNA能夠與其他DNA或RNA分子配對(duì)。第二種酶是一種蛋白酶，它切斷新修飾分子的一部分，將其轉(zhuǎn)化為功能齊全的堿基-蛋白質(zhì)雜合子。該團(tuán)隊(duì)僅通過(guò)添加三種成分就能在試管中進(jìn)行轉(zhuǎn)化:原始肽和兩種酶。但他們也證明了這個(gè)過(guò)程可以由大腸桿菌來(lái)完成。
Nair說(shuō)，了解這一過(guò)程將使實(shí)驗(yàn)室能夠創(chuàng)造出能夠附著在基因組的任何區(qū)域或細(xì)胞中的任何RNA分子上的融合分子。利用細(xì)菌來(lái)簡(jiǎn)化管道將加快發(fā)現(xiàn)的進(jìn)程。“現(xiàn)在，我們要開(kāi)始比賽了，”他說(shuō)。
（文章來(lái)源：www.ebiotrade.com/newsf/2024-9/20240918004618769.htm）
| 
