Angew. Chem.：可被细胞内不同活性氧正交激活的DNA模拟酶

可切割特定序列RNA的DNA模拟酶（DNAzymes）是一类极具应用潜力的短链核酸分子。它们被广泛的应用于在细胞内研究与生命活动密切相关的金属离子和基因表达。活性氧（ROS），例如过氧化氢（H₂O₂）和次氯酸盐（ClO^-），是免疫激活、疾病演变及衰老等过程中的关键氧化应激介质。开发可被活性氧激活的DNA模拟酶，从而避免原始DNA模拟酶在细胞内的背景活性干扰，将使得DNA模拟酶成为精准的研究工具，用以揭示与活性氧相关的重要细胞生理过程中的奥秘。

尽管已有多种光照激活的DNA模拟酶被成功开发并用于时空维度上的精准成像分析和基因调控，但是能对细胞中天然存在的重要化学物质活性氧产生响应并激活的DNA模拟酶仍未见报道。其挑战在于，如何将活性氧的化学特征与DNA模拟酶的活性强弱关联起来。

清华大学化学系向宇副教授（点击查看介绍）课题组设计并合成了一类可被细胞内不同活性氧正交激活的DNA模拟酶。该项研究通过在DNA模拟酶的关键位点引入对过氧化氢敏感的苯硼酸酯修饰，建立了过氧化氢激活核酸切割活性的机制；同时，用能被次氯酸盐切割的硫代磷酸二酯结构连接DNA模拟酶及其抑制序列，使得次氯酸盐能够激活其核酸切割活性。上述两种修饰分别对过氧化氢和次氯酸盐具有高度的特异性，并与细胞内环境兼容，不仅可以响应外源活性氧刺激，也可以和细胞应激产生的内源活性氧迅速发生反应。利用这些修饰，课题组实现了在人和小鼠细胞内用过氧化氢和次氯酸盐正交激活两种DNA模拟酶切割不同序列的核酸底物，从而可将细胞内活性氧水平与成像分析及基因调控关联起来。以该项研究的方法和思路为基础，可以进一步开发更多可被活性氧正交激活的核酸模拟酶、核酸探针和核酸药物，为研究与氧化应激相关的免疫激活、癌症、衰老等细胞生理过程提供了有力的新工具。

相关研究成果近日发表在国际化学期刊Angewandte Chemie International Edition 上，两位共同第一作者是课题组的博士研究生肖璐和博士后顾春梅，该项工作由国家自然科学基金资助完成。

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Orthogonal Activation of RNA-Cleaving DNAzymes in Live Cells by Reactive Oxygen Species

Lu Xiao, Chunmei Gu, Yu Xiang

Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201908105

导师介绍

向宇

https://www.x-mol.com/university/faculty/12042

（本稿件来自Wiley）