CUII媒介カルボキシイミダゾール塩基対の形成によるDnazyme活性の鋭い切り替え

DNazymesは、DNAベースのセンサーとデバイスを作成するための機能ユニットとして広く使用されています。外部刺激によるDnazyme活性の切り替えは、関心が高まることです。ここでは、最も安定化する人工金属塩基ペアの1つであるCUIIを介したカルボキシイミダゾール塩基対（IMC -CUII -IMC）を既知のRNAクリーニングDNazymeに組み込むことにより合理的に設計されたCUII応答性DNAZYMEを報告します。基質の切断はCUIIなしで抑制されましたが、反応はCUIIイオンの存在下で効率的に進行しました。これは、IMC -CUII -IMCペアリングによる触媒活性構造の誘導によるものです。オン/オフ比は12倍に高く、これは、CUII媒介ヒドロキシピリドン塩基対で以前に報告されたDNAZYMEのそれをはるかに超えています。Dnazyme活性は、CUIIの添加、除去、または還元による反応中のCUIIイオンに応答して特異的に調節できます。このアプローチは、明確に定義されたシャープスイッチング関数を使用して、刺激応答性DNAシステムの開発を進める必要があります。

DNAzymes are widely used as functional units for creating DNA-based sensors and devices. Switching of DNAzyme activity by external stimuli is of increasing interest. Herein we report a CuII -responsive DNAzyme rationally designed by incorporating one of the most stabilizing artificial metallo-base pairs, a CuII -mediated carboxyimidazole base pair (ImC -CuII -ImC ), into a known RNA-cleaving DNAzyme. Cleavage of the substrate was suppressed without CuII , but the reaction proceeded efficiently in the presence of CuII ions. This is due to the induction of a catalytically active structure by ImC -CuII -ImC pairing. The on/off ratio was as high as 12-fold, which far exceeds that of the previously reported DNAzyme with a CuII -mediated hydroxypyridone base pair. The DNAzyme activity can be regulated specifically in response to CuII ions during the reaction through the addition, removal, or reduction of CuII . This approach should advance the development of stimuli-responsive DNA systems with a well-defined sharp switching function.