科学家首次开发出在DNA上滑动的裂解催化剂

日前，来自荷兰阿纳姆-内梅亨大学的研究人员开发出一种结合到DNA、在其上进行滑动并在特定位点裂解DNA的催化剂。他们是通过人工合成的方式修饰一种天然催化剂来实现这点的。这一发现将有助选择性修饰诸如DNA之类的聚合物。

正如文章通信作者RoelandNolte所解释的那样，“存在能够复制DNA的天然酶。这些酶都是环状结构，并利用这种环状结构夹住另一种酶(即复制性催化剂)。我们对这种天然的环状结构进行修饰，引入卟啉分子，结果就是这种体系能够裂解DNA。受自然的启发，我们因此构建出我们自己的可修饰的生物杂合催化剂（biohybridcatalyst）。”

控制在DNA上的滑动方向

这种可修饰的催化剂实际上并不是一种环状结构，而是一种具有狭窄孔隙的c型结构。这意味着它能够轻松地结合到DNA上，并在其上滑动。当这种催化剂滑动时，它只在特异性的碱基序列---DNA中的AAA重复序列---上裂解DNA。Nolte说，“我们也能够影响这种催化剂的作用方向，让它从DNA的左边或右边滑动。我们是通过在DNA的一边进行分子阻断而完成的，因此这种催化剂只能够从另一个方向进行滑动。”

可视化观察裂解位点

研究人员利用他们自己开发出的一种新技术精确地展现这种催化剂是在DNA哪个位点上执行这种裂解行为的。这种裂解行为在DNA上产生一种功能性基团，随后经过链霉素处理后，利用原子力显微镜（AtomicForceMicroscopy,AFM）就能够可视化这种基团。利用这种新技术，他们能够检测DNA上的裂解位置，因此就能确定这种催化剂是否确实在指定的方向上滑动。

分子计算机

类似这种催化剂的分子机器在有机化学中是非常有用的，这是因为它们能够以一种受控的方式进行裂解DNA。Nolte解释道，“我们的最终目标就是获得一种完全是人工合成的催化剂，这样我们就会在不同的溶剂中使用它，但是就当前而言，我们只能够在水溶液中让它发挥作用。我想象的就是这种人工合成的催化剂应是一种分子计算机，能够利用输入信息执行精确的任务。”