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一种全遗传编码的光控DNA合成酶、核酸与应用
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-09-08 12:18:07
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-09-14 14:36:35
本发明公开一种全遗传编码的光控DNA合成酶、核酸与应用。所述光控DNA合成酶包括DNA合成酶和感光蛋白，所述感光蛋白嵌于所述DNA合成酶中，所述DNA合成酶为TdT酶，所述感光蛋白为cpLOV2。本发明光控DNA合成酶能在不同光照条件下呈现出显著差异化的酶活性，实现催化活性的可逆光学调控，且具有催化效率高、稳定性高、可控性强的特点。本发明改善了传统DNA合成酶合成可控性差、合成反应多步骤、依赖去保护过程的局限。本发明利用光控DNA合成酶活性的光学控制技术，初步代替了传统的人工紫外或化学试剂去保护步骤，减少了反应步骤，提高了合成效率，同时降低了合成成本。
权利要求
1.一种全遗传编码的光控DNA合成酶，其特征在于，所述光控DNA合成酶包括DNA合成酶和感光蛋白，所述感光蛋白嵌于所述DNA合成酶中，所述DNA合成酶为TdT酶，所述感光蛋白为cpLOV2。
2.根据权利要求1所述的全遗传编码的光控DNA合成酶，其特征在于，所述cpLOV2由核心结构域PAS和Jα螺旋构成，在蓝光照射下所述Jα螺旋变成松散的柔性结构，在黑暗状态下所述松散的柔性结构变成Jα螺旋。
3.根据权利要求1所述的全遗传编码的光控DNA合成酶，其特征在于，所述cpLOV2来自于藻类或燕麦。
4.根据权利要求1所述的全遗传编码的光控DNA合成酶，其特征在于，所述cpLOV2的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。
5.根据权利要求1所述的全遗传编码的光控DNA合成酶，其特征在于，所述TdT酶的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。
目前，寡聚核苷酸的合成法技术可主要分为化学合成法和生物酶促合成法。
(1)基于柱式的化学合成法：该方法是通过传统的人工化学合成法，进行化学合成的循环反应。具体循环周期为：
第一步：脱三苯甲基作用
用二氯乙酸或三氯乙酸处理，脱去核苷酸的5’-OH基团偶联的保护基团DMT。
第二步：偶联反应
通过弱碱-四唑催化反应，使第二个核苷酸同已附在固相上的核苷酸暴露的5’-OH缩合。
第三步：封端反应
加入乙酸酐激发的乙酰化作用，将所有没有参与偶联反应的5’-OH基团全部封闭起来。
第四步：氧化作用
利用碘液催化作用，将核苷酸间的3’5’亚磷酸三酯键氧化为稳定的3’-5’磷酸三酯键。
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有益效果：本发明通过光触可控酶催化反应的形式，构建了一种利用cpLOV2实现TdT酶活性受光学调控的光控DNA合成酶。本发明光控DNA合成酶能在不同光照条件下呈现出显著差异化的酶活性，实现催化活性的可逆光学调控，且具有催化效率高、稳定性高、可控性强的特点。本发明利用光控DNA合成酶活性的光学控制技术，改善了传统DNA合成酶合成可控性差、合成反应多步骤、依赖去保护过程的局限。相比于背景技术中的生物合成法，本发明利用光控DNA合成酶活性的光学控制技术，初步代替了传统的人工紫外或化学试剂去保护步骤，减少了反应步骤，提高了合成效率，同时降低了合成成本。为DNA合成酶的可控合成提供了变革性新策略。
技术合作
本发明提供的一种全遗传编码的光控DNA合成酶、核酸与应用，本发明通过光触可控酶催化反应的形式，构建了一种利用cpLOV2实现TdT酶活性受光学调控的光控DNA合成酶。本发明光控DNA合成酶能在不同光照条件下呈现出显著差异化的酶活性，实现催化活性的可逆光学调控，且具有催化效率高、稳定性高、可控性强的特点。本发明利用光控DNA合成酶活性的光学控制技术，改善了传统DNA合成酶合成可控性差、合成反应多步骤、依赖去保护过程的局限。相比于背景技术中的生物合成法，本发明利用光控DNA合成酶活性的光学控制技术，初步代替了传统的人工紫外或化学试剂去保护步骤，减少了反应步骤，提高了合成效率，同时降低了合成成本。为DNA合成酶的可控合成提供了变革性新策略。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
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