【遺傳信息】德國明斯特大學研究人員,利用光線打開和關閉DNA功能。

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DNA(脫氧核糖核酸)是地球生命的基礎。DNA的功能是存儲生物體發育、功能和繁殖所需的遺傳信息。它本質上是在每個細胞中發現的生物學指導手冊。明斯特大學(University of Münster)的生物化學家現在已經開發出一種策略,可以藉助光來控制DNA的生物學功能。這使研究人員能夠更好地理解和控制細胞中發生的不同過程如表觀遺傳學,關鍵的化學變化和DNA中的調控手段。研究結果發表在《應用化學期刊》(Angewandte Chemie)上。

細胞的功能取決於特殊的分子,即酶。酶是蛋白質,它們在細胞中進行化學反應,有助於合成代謝產物,複製DNA分子,為細胞活動轉換能量。明斯特大學生物化學研究所的倫特梅斯特(Andrea Rentmeister)教授領導的一組研究人員使用「酶級聯反應」,理解和跟踪這些功能。通過不同酶的連續反應步驟進行排序,將光罩基團(即可以通過光照射除去的化學基團)轉移至DNA。

研究表明,只有很小的殘基(如甲基)可以非常有選擇地轉移到DNA、RNA(核糖核酸)或蛋白質上。該研究的主要作者之一,生物化學研究所的博士生洛卡(Nils Klöcker)解釋:「由於我們的工作,現在可以轉移更大的殘基或修飾,例如剛才提到的光籠基團。」與同樣在生物化學研究所工作的結構生物學家庫莫(Daniel Kümmel)教授合作,也有可能在分子水平上解釋活性改變的基礎。

明斯特大學的研究人員使用 獲得2018年諾貝爾獎的一種蛋白質工程(protein engineering) ,在級聯反應中設計了一種酶,通過光打開和關閉DNA功能。借助蛋白質設計,擴大酶的底物譜,這種酶被稱為蛋氨酸腺苷基轉移酶(MATs)。研究人員在工作中檢查、修改了兩個MAT,為開發其他擴展襯墊光譜提供了起點。倫特梅斯特指出:「將這些MAT與其他酶結合在一起,有可能在未來的細胞中應用。這是在表觀遺傳學研究中實現其他酶原位產生的非天然物質的重要一步。」

 

Source:UNIVERSITY OF MÜNSTER

Text by MEDICAL INSPIRE 醫.思維

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