Investigation of the Catalytic Mechanism of a Synthetic DNAzyme with Protein-like Functionality: An RNaseA Mimic?
Notice bibliographique
Résumé
The protein enzyme ribonuclease A (RNaseA) cleaves RNA with catalytic perfection, although with little sequence specificity, by a divalent metal ion (M(2+))-independent mechanism in which a pair of imidazoles provides general acid and base catalysis, while a cationic amine provides electrostatic stabilization of the transition state. Synthetic imitation of this remarkable organo-catalyst ("RNaseA mimicry") has been a longstanding goal in biomimetic chemistry. The 9(25)-11 DNAzyme contains synthetically modified nucleotides presenting both imidazole and cationic amine side chains, and catalyzes RNA cleavage with turnover in the absence of M(2+) similarly to RNaseA. Nevertheless, the catalytic roles, if any, of the "protein-like" functional groups have not been defined, and hence the question remains whether 9(25)-11 engages any of these functionalities to mimic aspects of the mechanism of RNaseA. To address this question, we report a mechanistic investigation of 9(25)-11 catalysis wherein we have employed a variety of experiments, such as DNAzyme functional group deletion, mechanism-based affinity labeling, and bridging and nonbridging phosphorothioate substitution of the scissile phosphate. Several striking parallels exist between the results presented here for 9(25)-11 and the results of analogous experiments applied previously to RNaseA. Specifically, our results implicate two particular imidazoles in general acid and base catalysis and suggest that a specific cationic amine stabilizes the transition state via diastereoselective interaction with the scissile phosphate. Overall, 9(25)-11 appears to meet the minimal criteria of an RNaseA mimic; this demonstrates how added synthetic functionality can expand the mechanistic repertoire available to a synthetic DNA-based catalyst.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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