Agrupación de enzimas de señalización de ADN con especificidades intrigantes de iones metálicos y dependencias de pH

Informamos sobre un grupo de nuevas enzimas de ADN que poseen una capacidad sincronizada de escisión de ARN/señalización por fluorescencia y exhiben amplias dependencias de iones metálicos y pH. Estos catalizadores de ADN se derivaron de una piscina de ADN de secuencia aleatoria en un proceso de dos etapas: (1) establecimiento de una población de ADN catalítico a través de rondas repetitivas de selección in vitro a pH 4.0, y (2) diversificación de secuencias y optimización de la actividad catalítica a través de cinco caminos paralelos de evolución in vitro llevados a cabo a pH 3.0, 4.0, 5.0, 6.0 y 7.0, respectivamente. Los desoxiribozimas se evolucionaron para escindir el enlace fosfodiéster de un solo ribonucleótido incrustado en ADN y flanqueado inmediatamente por dos desoxirribonucleótidos modificados con un fluoróforo y un quencher, respectivamente, un entorno que sincroniza la catálisis con la señalización de fluorescencia. El catalizador más dominante de cada grupo fue examinado por especificidad de iones metálicos, eficiencia catalítica, dependencia de pH y capacidad de señalización por fluorescencia. Los catalizadores individuales tienen diferentes requisitos de iones metálicos y pueden generar hasta 12 veces más mejora en fluorescencia tras la escisión de ARN. La mayoría de las enzimas de ADN tienen un óptimo de pH que coincide con el pH de selección y exhiben una constante de velocidad que aproxima 1 min(-)(1) bajo condiciones de reacción óptimas. La demostración de enzimas de ADN que son funcionales en condiciones de alta acidez (como pH 3 y 4) indica que el ADN tiene la capacidad de realizar catálisis eficiente incluso en condiciones de reacción severas. La aislamiento de muchas nuevas enzimas de señalización de ADN con amplios óptimos de pH y especificidades de iones metálicos debería facilitar el desarrollo de diversos biosensores basados en desoxiribozimas.