中国农业大学许文涛教授ACS catalysis:功能核酸酶——基于核酸的催化工厂

学术   2024-11-05 11:10   中国  



导语

生物催化在各类生物体的运作机制中扮演着无可替代的角色,这一过程传统上被认为主要由蛋白质酶所驱动。然而,自剪接内含子剪接RNA核酶的突破性发现颠覆了这一认知,揭示了核酸同样具备催化能力,且其效率可与蛋白酶相媲美。自此以后,各类具有不同催化功能的核酸被相继发现,并投入了大量精力进行核酸催化剂的应用研究(图1)。

图1 FNAzymes 的关键发现过程(图片来源:ACS Catal.)


前沿科研成果

最近,中国农业大学许文涛教授团队在ACS catalysis期刊上发表了题为“Functional Nucleic Acid Enzymes: Nucleic Acid-Based Catalytic Factories”的综述。该文章开创性地引入了功能核酸酶(FNAzymes)这一新概念,指的是具备独特结构特征和催化能力的核酸或其复合物。随后,文章依据FNAzymes的构成,将其细分为四大类:核酶(ribozyme)、脱氧核酶(DNAzyme)、经过修饰的FNAzyme以及功能核酸纳米酶(FNA nanozyme)。文中不仅深入阐述了各类FNAzymes的催化特性、结构构造及催化作用机制,还全面回顾了FNAzymes在生物传感技术、生物成像技术及生物治疗等多个领域的应用实例。最后,文章对功能核酸酶的未来发展趋势及其广阔的应用前景进行了展望(图2)。


图2 FNAzymes的分类与应用(图片来源:ACS Catal.)

论文通讯作者为中国农业大学营养与健康系教授许文涛,第一作者为中国农业大学营养与健康系博士杨敏。该研究得到北京市科技规划项目、生物育种-重大项目、国家自然科学基金 、2115 中国农业大学人才培养计划、以及 BAST 的青年精英科学家赞助计划的资助。


通讯作者简介


许文涛,教授,长期从事功能核酸、功能食品及生物安全评价方面的研究。入选“农业农村部专项人才计划青年英才”、“教育部新世纪人才”、“北京市科技新星”,中国农业大学“人才培育发展支持计划”青年新星A类及“功能核酸”青年科学家创新团队;北京理化分析测试技术学会核酸适配体交叉技术分会秘书长、北京市食品学会现代营养健康检测专业委员会主任委员,农业农村部农业转基因生物安全评价(食用)重点实验室副主任、农业农村部农产品贮藏保鲜质量安全风险评估实验室(北京)副主任、国家市场监督管理总局特医食品注册审评核查专家、保健食品现场核查专家、婴幼儿配方乳品配方注册咨询专家,第六届农业转基因安全委员会委员、北京市现代农业产业技术体系岗位科学家。连续入选爱思唯尔“全球前2%顶尖科学家,担任Journal of DNA and RNA research期刊主编,Food Biomacromolecules期刊副主编,ToxinsFrontiers in Bioengineering and BiotechnologyExplorationMini-Reviews in Organic Chemistry、《生物物理及生物化学进展》、《生物技术通报》等期刊编委。主持国家自然基金面上项目、重大仪器专项等项目20余项。出版《Functional Nucleic Acids Detection in Food Safety》,《功能核酸》,《功能核酸生物传感器-理论篇》及“大国三农”十三五规划教材《食品安全快检技术》等中英文专著/教材10余部。发表学术论文350余篇,H指数为52,以第一完成人获国家授权发明专利95项,国际发明专利2项,转化20余项。获湖北省科学技术发明二等奖等科研奖励15项。近年来,加大科技成果转化进度,积极投身乡村振兴实践,促进农村产业融合发展,在全国多地牵头设立教授工作站3个、科技小院3个、博士农场2个。



论文信息

Min Yang, Yushi Xie, Longjiao Zhu, Xiangyang Li, Wentao Xu*. Functional Nucleic Acid Enzymes: Nucleic Acid-Based Catalytic Factories, ACS Catal., 2024, https://doi.org/10.1021/acscatal.4c02670.


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