近日,我校资环学院副教授常天俊与加拿大麦克马斯特大学(McMaster University) Yingfu Li教授、山西大学李忠平教授合作,在《德国应用化学》(Angewandte Chemie)上发表题为《需要有机溶剂才能工作的切割RNA的脱氧核酶》(An RNA-Cleaving DNAzyme That Requires an Organic Solvent to Function)的研究论文,文章链接为:https://doi.org/10.1002/anie.202310941。常天俊为第一作者,Yingfu Li教授和李忠平教授为共同通讯作者,河南理工大学为第一作者单位。该研究得到了加拿大自然科学与工程研究委员会基金、国家自然科学基金(U1704241)及国家留学基金委(CSC)公派出国留学项目(201808410520)等资助。
脱氧核酶(DNAzyme)是通过体外筛选技术获得的具有催化功能的核酸分子,在环境/生物分析、分子器件、逻辑运算以及核酸治疗等领域得到广泛应用。迄今为止,科学家已在水溶液中发现多种催化不同化学反应的脱氧核酶。然而,目前尚未有研究专门在含高浓度有机溶剂的水溶液中筛选脱氧核酶——开展此研究,不仅可揭示核酸分子隐藏的“天赋”,还可为探索它们的独特应用奠定基础。常天俊与Yingfu Li教授、李忠平教授等合作,在国际上率先从随机DNA文库中筛选到一个需要35%二甲基亚砜(DMSO)才能工作的切割RNA的脱氧核酶。该研究先以纯水溶液进行反筛选,排除在纯水溶液中有切割活性的DNA,接着在该溶液加入35% DMSO来正筛选,“强制”脱氧核酶接受DMSO为共溶剂。该策略确实导致所发现的新脱氧核酶高度依赖35% DMSO。随后,作者优化获得了长度短但活性提高近100倍的突变体,并将顺式脱氧核酶改造为反式作用形式,明确了催化核心区以及对活性至关重要的核苷酸。最后,作者将其改造为在35% DMSO中特异性识别腺苷的适配体酶系统,证明该酶可与合适的核酸适体整合成传感器,这为难溶于水而易溶于DMSO的污染物检测提供了新工具。该工作有力证明了依赖有机溶剂的高活性的脱氧核酶可以通过“体外强制进化”从随机文库中分离得到,拓展了DNA分子作为酶的能力及其潜在应用价值。
常天俊为我校资环学院环境系教师,长期致力于功能核酸的发现及其在环境/生物分析中的应用,其研究成果以第一作者发表在《德国应用化学》(Angewandte Chemie)、《分析化学》(Analytical Chemistry,自然指数期刊)等国际权威期刊。未来,该院将加强环境生态和其他学科前沿的交叉融合,聚焦一流学科的高质量建设,大力支持优秀教师内聚外突,面向国家重大需求,解决生态环境保护与发展的问题,为我省资源、环境战略安全提供理论和技术支撑。
《德国应用化学》是国际化学领域最具影响力的综合性刊物之一,是自然指数收录期刊,最新影响因子为16.6。