核酸酵素の指向性進化

自然界におけるダーウィン進化が多くの高度な酵素の発展を導いたように、試験管内でのダーウィン進化も実験室で同様の結果を得るための強力なアプローチであることが証明されています。このレビューは、ランダム配列のRNAまたはDNA分子の集団から始まる核酸酵素の開発に焦点を当てています。試験管内進化の原則と実践を示すために、特に研究が進んでいる2つの触媒核酸のカテゴリを考慮します：RNA酵素はRNAのテンプレート誘導リガーションを触媒し、DNA酵素はRNAの切断を触媒します。前者の反応は、5'-トリフスファテートのアルファリン酸に対する2'-または3'-ヒドロキシルの攻撃を伴い、より困難です。これは、ランダム配列のRNAの初期集団内で徹底的にサンプリングできるよりも多くのヌクレオチドを含む比較的大きな触媒モチーフを必要とします。後者の反応は、切断部位に隣接する2'-ヒドロキシルの脱プロトン化を伴い、2',3'-環状リン酸および5'-ヒドロキシルを持つ切断生成物を生成します。この反応の難しさ、したがって対応するDNA酵素の複雑さは、反応混合物に二価の金属カチオンや小分子などの触媒コファクターが存在するかどうかに依存します。