一些特定的DNA聚合酶对于化学修饰性核苷分子显示出惊人的耐受性,从而为高度功能化的核酸分子的有效合成提供了令人激动的新机遇。
新兴纳米技术的一个诱人之处就是它可以识别核酸是否可作为一种用途多样的有效实验平台,以应用于建造那些更为复杂的生物医学工具。目前,有多种特定的功能基团能以共价键的形式联接到核苷上,而核苷又依次通过几种化学反应组装成链状物。一方面这是一种耗费劳动的过程,但在另一方面,一些科学家现在正通过此种过程来
检验自然产生的酶类是否可以用作一种更为有效的替代物。
德国波恩大学的Michael Famulok就是这样的研究者。他的研究小组已经发表了几篇文章介绍这种方法的可行性。最近,他们加大研究力度,使用七种不同的细菌性DNA聚合酶,系统检测了包含有酸性、碱性和亲脂性之类的不同功能基团的多种核苷分子整合到寡核苷酸链的情况。一些酶很难对这些异化性底物产生作用,但Pwo和Vent这两种聚合酶则与众不同,它们能有效地将所有能检测到的核苷变异分子进行有效整合。在随后的实验中,Famulok的研究小组描述了那些可能影响整合效率的模板顺序决定簇;以这两个包含所有四种核苷类型变异体的寡核苷酸聚合酶为例证,介绍了这些酶的高效合成;同时还介绍了为生产功能相近产物而对一种修饰性模板成功进行的PCR扩增。
这些聚合酶的适应性对于将来开发诸如寡聚核苷酸适配子之类的生化工程产品具有重要的意义。Famulok 解释说:“这种新增化学特性也许能使寡聚核苷酸适配子获得更多类似于蛋白质的活动特征,而同时并没有丢失它所拥有的类似核酸方面的优点。这对你希望使用寡聚核苷酸适配子作为诊断剂或药物来说是非常有用的。” 同时,他也希望将这种方法应用于有关高次DNA结构的复杂工程问题,例如,利用那些通过蛋白质交互作用的类似方式能进行自组装的电荷分布改变特征,构建修饰性DNA分子。虽然这些工作还需要进一步完善,但同样的原理也可以应用到RNA分子的功能化方面,为RNA小分子的良性
管理提供新的可能。Famulok 建议,“你可以将被束缚的碱基以生化酶的时髦方式引入到RNA小分子中,接着试图通过一个光脉冲或者其它类似的东西,激活这个RNA小分子。”
Famulok最希望他的研究小组能为那些具有创新想法的研究者提供一种有价值的参考。他说:“如果人们想利用功能化的高密度DNA做些事情的话,虽然这些新思路我个人目前因为愚钝还无法想象的话,但他们能在我们的
论文中找到重要启发,来帮助他们实现梦想。”
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