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核酸是生命必需的生物大分子,在生命体中除了行使存储和传递遗传信息的功能之外,在遗传信息的表达过程中也起到了重要的调控作用。20世纪80年代以前,生物酶的概念普遍与蛋白质联系在一起。自从Sidney Altman和Thomas Robert Cech实验室发现细胞内存在具有催化功能的RNA之后,生物酶的范围由蛋白质扩展至包括核酸。除了天然的生物酶之外,科学家可在实验室利用分子进化的手段产生人工蛋白酶和核酸酶,这些人工酶在生物医药领域发挥了重要的作用。脱氧核酶是一类具有催化活性的单链DNA分子,其通过折叠形成特定的三维结构可以催化多种化学反应,例如RNA切割、RNA连接和DNA切割等。其中,切割RNA的脱氧核酶通过Watson-Crick碱基互补配对与靶标RNA序列靶向结合,催化RNA在特定位置发生断裂,在生物传感器及基因治疗领域得到了重视和迅速的发展。在众多不同催化活性的核酸酶中,8-17是一种研究透彻、应用广泛的催化RNA切割反应的脱氧核酶。然而,8-17具有一定的底物序列偏好性,难以催化某些RNA底物发生位点特异性切割反应(例如UU连接处),因此通过体外筛选手段鉴定新的催化RNA切割反应的脱氧核酶具有重要意义。在这里,我们报告了一种新的脱氧核酶,称为10-12opt,具有异常短的底物结合臂。该脱氧核酶含有14个碱基组成的催化核心,其优先催化底物在5’-UN-3,二核苷酸处的切割(对于UU切割,kobs=0.9h-1)。其左结合臂仅含有三个碱基并只与RNA底物形成两个经典碱基配对。突变分析表明,切割位点下游+4位置的鸟嘌呤碱基参与催化,该碱基不与脱氧核酶形成经典的碱基配对,才能达到最佳的催化效果。进一步研究表明该碱基6号位的羰基可能直接参与脱氧核酶的催化反应。对10-12opt进行功能性表征发现其催化RNA底物切割依赖于金属离子的浓度和pH,在pH为7.5,镁离子浓度为50mM时,切割速率为0.015min-1。通过对RNA底物切割位点下游的碱基进行单位点突变分析,我们发现,脱氧核酶10-12opt特异性识别并切割含有UNGAG序列的RNA底物。于是我们选择了三条含此共有序列、但切割位点不同的microRNA作为底物进行了体外切割反应,结果发现10-12opt可以催化所有microRNA底物发生位点特异性切割反应,而8-17仅能催化其中一条发生反应。此外,我们将10-12opt的RNA底物与ATP的DNA适配体连接以构建ATP分子生物传感器。实验结果表明,传感器信号随ATP浓度升高而逐渐增强。综上所述,这些结果表明10-12opt是一种新型的、不同于8-17的、催化RNA切割反应的脱氧核酶序列,其底物序列选择性与现有的脱氧核酶可有效互补,可催化某些RNA分子在UU连接处发生位点特异性切割反应。