Dezoxiribozim

A dezoxiribozimek, más néven DNS-enzimek, DNSzimek vagy katalitikus DNS adott reakció végrehajtására képes, gyakran katalitikus dezoxiribonukleinsav-oligonukleotidok. Más enzimekhez (fehérjék, ribozimek) hasonlít működésük.^[1] Azonban a biológiai rendszerekben gyakran előforduló fehérjeenzimekkel és az 1982-ben a természetben felfedezett ribozimekkel szemben^[2][3] kevés bizonyíték van természetes dezoxiribozimekre.^[4][5] A dezoxiribozimek nem tévesztendők össze a DNS-aptamerekkel, melyek szelektíven kötnek célligandumhoz, de a reakcióját nem katalizálják.

A ribozimek kivételével a nukleinsavak elsősorban genetikai információ tárolására szolgálnak komplementer bázispárjaik képzésére való képességük révén, lehetővé téve a nagy pontosságú másolást és transzkripciót. Ezzel szemben a nukleinsavak katalitikus képessége korlátozottabb a fehérjékkel szemben – csak 3 kölcsönhatást katalizálhat: hidrogénkötést, π-kölcsönhatás-létesítést és fémion-koordinációt a nukleinsav-monomerek kevés funkciós csoportja miatt: míg a fehérjék 20 különböző aminosavból épülnek fel számos funkciós csoporttal, a nukleinsavak csak 4 kémiailag hasonló nukleobázisból állnak. Ezenkívül a DNS-ben nincs jelen az RNS 2'-hidroxilcsoportja, ami a dezoxiribozimek katalitikus képességét korlátozza a ribozimekhez képest.^[6]

A DNS kisebb katalitikus aktivitása mellett a természetes dezoxiribozimek hiányának oka lehet, hogy a biológiai rendszerekben a DNS kétszálú, ez korlátozza rugalmasságát és harmadlagosszerkezet-képzését, csökkentve a kétszálú DNS katalitikus képességét.^[6] Vannak azonban biológiai egyszálú DNS-ek, például többpéldányú egyszálú DNS (msDNS), egyes vírusgenomok és a DNS-replikáció során keletkező replikációs villa. A DNS és az RNS szerkezetének további eltérései is szerepet játszhatnak a dezoxiribozimek kis mennyiségében, például a DNS timinjén az RNS uraciljához képest lévő metilcsoport vagy a DNS B-formájú hélix képzésére való hajlama, szemben az RNS A-formájával.^[1] Azonban a DNS képes RNS-sel létre nem hozható szerkezetek képzésére, így szerkezeteik különbségei ellenére egyikük se képesebb vagy kevésbé képes katalízisre szerkezeti jellemzőik miatt.^[1]

2021-ben indult el az ismert dezoxiribozimeket katalogizáló DNAmoreDB.^[7]

1. ↑ ^{a b c} R. R. Breaker (1997. május 1.). „DNA enzymes”. Nature Biotechnology 15 (5), 427–431. o. DOI:10.1038/nbt0597-427. PMID 9131619.  
2. ↑ K. Kruger, P. J. Grabowski, A. J. Zaug, J. Sands, D. E. Gottschling, T. R. Cech (1982. november 1.). „Self-splicing RNA: autoexcision and autocyclization of the ribosomal RNA intervening sequence of Tetrahymena”. Cell 31 (1), 147–157. o. DOI:10.1016/0092-8674(82)90414-7. PMID 6297745.  
3. ↑ (1983. december 1.) „The RNA moiety of ribonuclease P is the catalytic subunit of the enzyme”. Cell 35 (3 Pt 2), 849–857. o. DOI:10.1016/0092-8674(83)90117-4. PMID 6197186.  
4. ↑ (2020. április 1.) „DNAzymes as Catalysts for l-Tyrosine and Amyloid β Oxidation”. ACS Omega 5 (13), 7059–7064. o. DOI:10.1021/acsomega.9b02645. PMID 32280846. PMC 7143405.  
5. ↑ R. R. Breaker, G. F. Joyce (2014. szeptember 1.). „The expanding view of RNA and DNA function”. Chemistry & Biology 21 (9), 1059–1065. o. DOI:10.1016/j.chembiol.2014.07.008. PMID 25237854. PMC 4171699.  
6. ↑ ^{a b} S. K. Silverman (2004. október 1.). „Deoxyribozymes: DNA catalysts for bioorganic chemistry”. Organic & Biomolecular Chemistry 2 (19), 2701–2706. o. DOI:10.1039/B411910J. PMID 15455136.  
7. ↑ A. Ponce-Salvatierra, P. Boccaletto, J. M. Bujnicki (2021. január 1.). „DNAmoreDB, a database of DNAzymes”. Nucleic Acids Research 49 (D1), D76-D81. o. DOI:10.1093/nar/gkaa867. PMID 33053178. PMC 7778931.