J. Am. Chem. Soc：以高分辨率可视化 A 型和 B 型的“替代等信息工程化”DNA

念心

2022-08-16

人们致力于了解 DNA 的分子特性，这些特性对于存储、转移和支持生物信息的进化至关重要，这些都被认为是“生命”现象的核心。 因此，合成具有不同于天然 DNA/RNA 结构的新生物聚合物对于加深磷酸二酯骨架、脱氧核糖/核糖和核碱基结构有一定的影响。由四个信息核苷酸单元 (GCAT) 构建的 DNA 的一个基本特性是它能够在 Watson-Crick 对的范围内采用不同的螺旋形式。特征明确的例子包括 A-、B- 和 Z-DNA。基于此，印第安纳大学医学院Millie M. Georgiadis等人创建了一种等信息仿生聚合物，由四个信息“字母”构建（如标准 DNA），但构建块是人造的。

本文要点：

（1）假设这种替代同工信息工程 (ALIEN) DNA 支持两个核碱基对，即 P:Z 对匹配 2-氨基-咪唑-[1,2a]-1,3,5-三嗪-[8H]-4-one与6-氨基-3-5-硝基-1H-吡啶-2-one 和 B:S 对匹配 6-氨基-4-羟基-5-1H-嘌呤-2-one 与 3-甲基-6-氨基-嘧啶-2-one。作者报告了两种分辨率为 1.2 Å 的 ALIEN DNA 双链体结构和第三种分辨率为 1.65 Å 的结构。所有这些都是由一个包含 12 个连续 ALIEN 核苷酸的自我互补序列 (5'-CTSZZPBSBSZPPBAG) 构建的。

（2）同时，作者还表征了这些结构中ALIEN DNA 的螺旋、核碱基对和二核苷酸步骤参数。除了显示 ALIEN 对保留基本的 Watson-Crick 配对几何结构外，两个 ALIEN DNA 结构的特征是 一个是A 型 DNA，另一个是 B 型 DNA。确定了映射影响两种螺旋形式之间过渡的差异的参数；这些相同的参数区分了等信息天然 DNA 的螺旋形式。总的来说，经研究分析ALIEN DNA 保留了天然 DNA 的基本结构特征，不仅包括其信息密度和 Watson-Crick 配对，而且还具有采用两种规范形式的能力。

参考文献:

Shuichi Hoshika, Madhura S. Shukla, Steven A. Benner, and Millie M. Georgiadis. Visualizing “Alternative Isoinformational Engineered” DNA in A- and B-Forms at High Resolution. J. Am. Chem. Soc. 2022

DOI:10.1021/jacs.2c05255

https://doi.org/10.1021/jacs.2c05255