Angew. Chem. :PECAN技能完成无疤痕裁剪、自在制备恣意序列DNA

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DNA是生物、医学、信息等多学科的底层研讨质料。比年来,生物技能和信息技能的疾速开展及交织交融,对人工分解的DNA质料提出了更高的要求。但是,现有的DNA制备技能难以从纯度、产量、长度和序列自界说等方面满意科研及贸易需求。


克日,复旦大学顾宏周研讨员(现任职于上海交通大学)团队基于两类自驱动DNA酶(DNAzyme)和噬菌体扩增,开辟配对式末了特异自我水解切割的PECAN(paired-end cutting assisted by DNAzymes)技能,完成了单碱基精度的恣意长度、恣意序列DNA的大范围制备。该团队同时展示了PECAN法制备的高品格DNA序列在RNA原位检测、基因编辑和DNA信息存储等多个范畴的使用上风。



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基于重组噬菌粒的生物缩小法可发生少量前体单链DNA。已有研讨标明,自切割型DNA酶(如I-R3)可取代限定性内切酶(卵白酶),对前体举行自驱动式裁剪,从而明显低落目的DNA序列的制备本钱,并告竣大范围消费。但是,现有的DNA酶在切割位点处具无数个守旧碱基,招致自我裁剪后取得的单链DNA在末了含有守旧(疤痕)序列,限定了其在卑鄙的使用。


本事情中,研讨职员经过定点渐变、退步再退化等方法举行体外挑选优化,取得了两类辨别在切割位点下游(II-R2/3)或卑鄙(13PD1)具有序列通用性的DNA酶,并进一阵势以配对组合利用的方法(PECAN)克制了此前DNA酶帮助制备单链DNA序列存在的疤痕瓶颈。研讨职员展示了PECAN技能可制备出纯度高达98.5%、长度靠近上万碱基、本钱低于化学分解3-4个数目级、产量可至克-公斤级的单链DNA序列。

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研讨职员在多个新兴范畴对PECAN DNA举行了树模性使用,比方:1)制备了DNA锁式探针,使用于细胞和病理切片中的 RNA 原位检测。与化学分解的DNA探针相比,PECAN法制备的DNA探针具有更高效的检测服从;2)制备了可用作基因敲入的单链DNA模板,完成了服从高、脱靶率低的基因敲入;3)制备了长度靠近上万碱基的长单链DNA,使用于DNA信息存储,无效克制以后围绕寡核苷酸DNA序列举行信息存储所广泛存在的高冗余度瓶颈。

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综上,该事情完成了序列完全自界说单链DNA的高效制备,其低本钱、高纯度、高产量、可扩展的上风无望满意差别研讨范畴对DNA的制备需求,促进更多卑鄙使用的降生和开展。

文信息

Catalytic DNA-Assisted Mass Production of Arbitrary Single-Stranded DNA

Qiao Zhang, Dr. Kai Xia, Meng Jiang, Dr. Qingting Li, Prof. Weigang Chen, Prof. Mingzhe Han, Wei Li, Prof. Rongqin Ke, Prof. Fei Wang, Prof. Yongxing Zhao, Prof. Yuehua Liu, Prof. Chunhai Fan, Prof. Hongzhou Gu


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202212011




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