| RNA의 DNAzyme 전단 분자 메커니즘 규명 | ||
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 최근 푸단대학교 생명과학대학 유전공학 국가중점실험실 간젠화(甘建華)/마진뱌오(麻錦彪) 공동 연구팀은 X선 결정학 방법으로 8-17 DNAzyme과 기질 유사물질의 활성 복합물 구조를 해석하였으며 또한 세계 최초로 RNA의 RNA-cleaving DNAzyme 전단 분자 메커니즘을 규명하여 DNAzyme의 최적화 설계, 유전자 침묵, 임상 치료 등 응용에 지침을 제공하였다. 해당 성과는 최근 국제저명학술지 "Nature Communications"에 온라인으로 게재되었다. DNAzyme는 촉매 기능을 보유하고 있는 DNA 분자로서 단백질과 RNA 촉매효소와 마찬가지로 다양한 유형의 생화학적 반응에 대하여 촉매작용을 한다. 따라서 비대칭 촉매반응, 생물학적 센서, DNA 나노기술 및 임상 진단 등에 광범위하게 응용된다. RNA 전단 기능을 보유하고 있는 RNA-cleaving DNAzyme는 최초로 발견된 DNAzyme이다. 뿐만 아니라 목표 RNA에 대한 서열 특이적 전단이 가능하고 목표 유전자 침묵을 유도할 수 있기에 광범위한 관심과 지속적인 연구가 이어지고 있으며 이미 다양한 임상 질환 치료에 성공적으로 응용되고 있다. 지난 20여 년 동안 RNA-cleaving DNAzyme의 메커니즘 연구는 세계적 관심이 집중된 연구과제였지만 핵산 결정 성장과 회절의 어려움으로 인해 구조 및 촉매 메커니즘은 아직도 밝혀지지 않았다. 이를 해결하기 위해 연구팀은 미국 조지아주립대학교 황전(黄震) 연구팀과 협력하여 다양한 방법을 시도하였고 최종적으로 아프리카돼지인플루엔자 유래 DNA 중합효소를 사용하여 RNA-cleaving DNAzyme와 기질 유사물질 및 촉매인자 Pb2+ 이온의 고해상도 복합물 구조를 획득하였다. 복합물 구조의 원자모형 관찰에 의하면 RNA-cleaving DNAzyme의 활성중심에 새로운 V-shape 구조가 존재하고 Pb2+ 이온은 활성중심의 사전 형성 바인딩 포켓(binding pocket)에 결합되었다. RNA-cleaving DNAzyme는 산염기 촉매 메커니즘을 따르고 Pb2+ 이온은 물분자의 활성화를 보조할 수 있기에 RNA 기질의 분해를 촉진한다. 촉매 메커니즘 외에 연구팀은 일련의 돌연변이와 체외 활성 검증을 통해 구조 및 활성 면에서 DNAzyme 각 뉴클레오티드염기의 중요성을 밝혀냈다. 또한 RNA의 RNA-cleaving DNAzyme 전단 분자 메커니즘을 규명함으로써 DNAzyme의 진일보 발굴응용 및 관련 유전자 질환의 진단치료에 이론적 지침을 제공하였다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2017/12/396796.shtm |
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