谈及生物学中的端粒和端粒酶，人们的心头往往首先浮现出衰老这一不可抗拒的自然现象。端粒，作为真核生物染色体末端的DNA重复序列，它肩负着维持染色体完整和调控细胞分裂周期的重任。端粒酶是使端粒延伸的逆转录DNA合成酶，是由RNA和蛋白质组成的核糖核酸-蛋白复合物。其RNA组分为模板，蛋白组分具有催化活性，可催化合成端粒重复序列。
图1. 端粒酶延长端粒机理[1]
今天，要为大家介绍的是一个与众不同的端粒酶：TelN端粒酶（TelN Protelomerase），TelN端粒酶来自噬菌体N15，是N15复制系统的组成部分，参与线性前噬菌体DNA的生成。与真核生物的端粒酶不同，TelN是不含任何RNA成分的纯蛋白酶，具有切割-连接活性，在切割双链DNA（dsDNA）后会在酶切位点处留下共价闭合的末端。
图2. TelN端粒酶切割位点
TelN端粒酶作用原理
图3. TelN端粒酶切割原理[2]
TelN端粒酶在DNA酶法合成中的应用
基于phi29 DNA聚合酶及TelN端粒酶的DNA体外酶法技术可以避开生物发酵过程的诸多不可控风险，且体外酶促法合成DNA的速度快、产量高，合成的DNA可用于众多新兴技术，如mRNA疫苗、DNA疫苗、基因治疗载体以及基因编辑等。
图2. DNA酶法合成流程图[3]
酶法DNA合成工艺流程
模板变性
环状质粒DNA模板通过变性处理，将其转化为两个单链环状DNA。
滚环扩增
利用Phi29 DNA聚合酶以单链环状DNA为模板，进行滚环扩增，生成具有端粒酶识别序列间隔的长线性双链多联体DNA。
切割及共价闭合
TelN端粒酶识别多联体DNA上的端粒酶识别序列（telRL）发挥切割和连接活性，生成线性、末端共价连接DNA单体。
去除细菌骨架DNA
限制性内切酶或核酸外切酶降解末端具有开放结构的细菌骨架DNA得到仅含有目标基因表达元件的DNA。
酶法合成DNA技术完美避开生物发酵，可快速实现GMP级别的质粒DNA合成，解决基因治疗领域、mRNA疫苗领域中质粒生产的产能限制，蕴藏着巨大的产业化潜力。为推动DNA酶法合成技术的发展，翌圣生物可提供DNA酶法合成的核心酶原料：phi29 DNA聚合酶（14404ES）及TelN端粒酶（14540ES）等，助力DNA酶法合成技术研发生产。
翌圣TelN端粒酶性能展示
切割-连接性能优异，与进口品牌相当
图3. TelN端粒酶切割活性检测 M：Marker，C：超螺旋质粒对照
双链DNA末端闭合完整性>90%
图4. TelN端粒酶末端闭合完整性检测
DNA酶法合成相关产品
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产品定位 |
产品名称 |
产品货号 |
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端粒酶 |
TelN Protelomerase (5 U/μL) |
14540ES |
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Phi29 DNA 聚合酶 |
phi29 DNA Polymerase (10 U/μL) |
14404ES |
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核酸外切酶 |
Exonuclease III |
14525ES |
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T5 Exonuclease (10 U/µL) |
14538ES |
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dNTP |
dNTP Mix(25 mM each) |
10125ES |
参考文献
[1] Giardini MA, Segatto M, da Silva MS, Nunes VS, Cano MI. Telomere and telomerase biology. Prog Mol Biol Transl Sci. 2014;125:1-40.
[2] Heinrich J, Schultz J, Bosse M, Ziegelin G, Lanka E, Moelling K. Linear closed mini DNA generated by the prokaryotic cleaving-joining enzyme TelN is functional in mammalian cells. J Mol Med (Berl). 2002;80(10):648-654.
[3] Heinrich J, Schultz J, Bosse M, Ziegelin G, Lanka E, Moelling K. Linear closed mini DNA generated by the prokaryotic cleaving-joining enzyme TelN is functional in mammalian cells. J Mol Med (Berl). 2002;80(10):648-654. doi:10.1007/s00109-002-0362-2.
