基于髓过氧化物酶的磷硫酰化DNA定点切割

目前内源性DNA编辑工具相对较少，开发内源性的核酸切割策略，并将其应用到单细胞分析中很有意义。最近清华大学的研究人员发现髓过氧化物酶的氯化氧化反应过程可以对硫代磷酸酯 (PT) 修饰的 DNA 进行准确的位点特异性切割（图1）。该DNA剪切系统由 MPO、过氧化氢（H₂O₂）和氯化物（Cl^-）组成（MHC 系统）。MPO催化H₂O₂和Cl^-生成次氯酸，进而通过次氯酸对硫代位点进行特异性切割。

图1. 基于MPO的分子剪刀用于剪切PT 修饰的 dsDNA示意图。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

该论文首先研究了该体系对 PT 修饰的双链和单链 DNA 进行位点特异性切割的可行性，并验证了MHC系统切割硫代修饰DNA的机理。随后，该团队构建了PT 修饰的两种不同功能的 DNA 发夹结构（ptG4-Hairpin和ptHCR-Hairpin）以验证这种定点切割用于分子机器构建的能力。通过MHC体系剪辑后，ptG4-hairpin可与血红素一起转化为G4-HRP DNA模拟酶（图2A）；ptHCR-Hairpin被切割后，可以直接诱导杂交链式反应 (HCR) ，这使得功能核酸链发生串联自组装产生信号放大，并成功地应用到活细胞氧化应激反应成像分析中（图2B和图3）。

图2. MHC分子剪刀剪切两种发卡DNA示意图。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

图3. MHC剪刀剪切ptHCR-Hairpin应用于氧化应激通路的研究。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

这一成果近期发表在Journal of the American Chemical Society 期刊上，第一作者为博士生胡志安，通讯作者是张四纯教授和张新荣教授。

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Site-Specific Scissors Based on Myeloperoxidase for Phosphorothioate DNA

Zhian Hu, Jinlei Yang, Fujian Xu, Gongwei Sun, Xingyu Pan, Mengchan Xia, Sichun Zhang*, and Xinrong Zhang*

J. Am. Chem. Soc., 2021, 143, 12361–12368, DOI: 10.1021/jacs.1c06370