Om aminozuren te defosforyleren kun je in plaats van een fosfatase-enzym ook een DNA-sequentie gebruiken. Dus wie weet wat je met zulke sequenties nog meer voor leuks kunt doen, suggereert een publicatie in PNAS.

Het is zeker niet de eerste keer dat synthetisch DNA als katalysator wordt aangeprezen, maar het is wel een van de meest ambitieuze voorbeelden van zon ‘deoxyribozym’ tot nu toe. Vooral omdat er geen spake is van hechting aan een complementaire sequentie, zodat het DNA het voor zowel activiteit als selectiviteit geheel van zijn eigen driedimensionele vorm moet hebben.

De in PNAS gepresenteerde sequentie, genaamd 14WM9, bestaat uit een katalytisch actief deel van 40 basen met een staartje aan elk eind. Hij katalyseert de hydrolysering van fosfomono-esters in het algemeen, met een zekere voorkeur voor de aminozuren fosfoserine en fosfotyrosine wanneer die ingebouwd zitten in een peptideketen.

Als je niets doet heeft deze hydrolysering een halfwaardetijd van 40 miljard jaar. Het DNA brengt dat terug tot minder dan een uur, zodat op de geclaimde katalytische activiteit in elk geval niets valt af te dingen.

Jagadeeswaran Chandrasekar en Scott Silverman (University of Illinois at Urbana-Champaign) vonden de optimale volgorde door simpelweg een groot aantal verschillende sequenties te synthetiseren en die in vitro te voeren met een oligopeptide waar gefosforyleerd tyrosine in zat. Na 14 optimalisatieslagen hielden ze vijf sequenties over waarvan 14WM9 het best presteerde.

Hoe het komt dat 14WM9 zo goed werkt, hebben ze nog niet onderzocht. Ze vermoeden dat de structuur op de een of andere manier mooi op de polyamide-ruggengraat van een eiwitketen past.

Wel hebben ze een toepassing bedacht: in principe moet je met hun DNA ook kleine moleculen kunnen defosforyleren in plaats van eiwitten. Bijvoorbeeld geneesmiddelen die in gefosforyleerde vorm als inactieve ‘prodrug’ worden toegediend en die je daarna gecontoleerd zou kunnen activeren door de fosfor er weer af te halen.

En via een vergelijkbare in vitro-procedure moet je ongetwijfeld ook DNA-sequenties kunnen vinden die een hele reeks andere enzymen kunnen vervangen. Hier ligt een gloednieuw onderzoeksterrein braak.

bron: PNAS, University of Illinois