A versatile endoribonuclease mimic made of DNA: Characteristics and applications of the 8-17 RNA-cleaving DNAzyme

ChemBioChem

Volumn 11, Issue 7, 2010, Pages 866-879

  Schlosser, Kenny ^a,b   Li, Yingfu ^a  

^a MCMASTER UNIVERSITY   (Canada)

^b OTTAWA HOSPITAL RESEARCH INSTITUTE   (Canada)

Author keywords

8 17; Catalysis; Deoxyribozymes; DNAzymes; Enzymes

Indexed keywords

DEOXYRIBOZYME; DNA; RIBONUCLEASE;

BIOMEDICINE; BIOTECHNOLOGY; CATALYSIS; DNA DETERMINATION; ENZYME ACTIVITY; ENZYME ANALYSIS; HUMAN; NONHUMAN; PRIORITY JOURNAL; REVIEW;

BIOCATALYSIS; BIOMIMETIC MATERIALS; DNA, CATALYTIC; ENDORIBONUCLEASES; METALS; NUCLEIC ACID CONFORMATION; RNA; STEREOISOMERISM; SUBSTRATE SPECIFICITY;

EID: 77951713609     PISSN: 14394227     EISSN: 14397633     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/cbic.200900786     Document Type: Review

References (124)

1. R. R. Breaker, G. F. Joyce, Chem. Biol. 1994, 1, 223-229.
2. K. Schlosser, Y. Li, Chem. Biol. 2009, 16, 311-322.
3. D. A. Baum, S. K. Silverman, Cell. Mol. Life Sci. 2008, 65, 2156-2174.
4. S. K. Silverman, Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1521-1531.
5. M. Chandra, S. K. Silverman, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2936-2937.
6. M. Chandra, A. Sachdeva, S. K. Silverman, Nat. Chem. Biol. 2009, 5, 718-720.
7. S. K. Silverman, Nucleic Acids Res. 2005, 33, 6151-6163.
8. S. W. Santoro, G. F. Joyce, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1997, 94, 4262-4266.
9. S. K. Silverman, Chem. Commun. 2008, 3467-3485.
10. K. Schlosser, Y. Li, Biochemistry 2004, 43, 9695-9707.
11. A. Peracchi, J. Biol. Chem. 2000, 275, 11693-11697.
12. J. Li, W. Zheng, A. H. Kwon, Y. Lu, Nucleic Acids Res. 2000, 28, 481-488.
13. R. P. Cruz, J. B. Withers, Y. Li, Chem. Biol. 2004, 11, 57-67.
14. K. Schlosser, J. Gu, J. C. Lam, Y. Li, Nucleic Acids Res. 2008, 36, 4768-4777.
15. K. Schlosser, J. C. Lam, Y. Li, Nucleic Acids Res. 2006, 34, 2445-2454.
16. D. Faulhammer, M. Famulok, Angew. Chem. 1996, 108, 2984-2988;
17. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1996, 35, 2837-2841.
18. D. Faulhammer, M. Famulok, J. Mol. Biol. 1997, 269, 188-202.
19. K. E. Nelson, P. J. Bruesehoff, Y. Lu, J. Mol. Evol. 2005, 61, 216-225.
20. M. A. Carrigan, A. Ricardo, D. N. Ang, S. A. Benner, Biochemistry 2004, 43, 11446-11459.
21. P. J. Bruesehoff, J. Li, A. J. Augustine 3rd, Y. Lu, Comb Chem. High Throughput Screen 2002, 5, 327-335.
22. A. R. Feldman, D. Sen, J. Mol. Biol. 2001, 313, 283-294.
23. C. R. Geyer, D. Sen, Chem. Biol. 1997, 4, 579-593.
24. K. Schlosser, J. Gu, L. Sule, Y. Li, Nucleic Acids Res. 2008, 36, 1472-1481.
25. A. Peracchi, M. Bonaccio, M. Clerici, J. Mol. Biol. 2005, 352, 783-794.
26. A. K. Brown, J. Li, C. M. Pavot, Y. Lu, Biochemistry 2003, 42, 7152-7161.
27. Y. Li, R. R. Breaker, J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 5364-5372.
28. M. Bonaccio, A. Credali, A. Peracchi, Nucleic Acids Res. 2004, 32, 916-925.
29. A. Roth, R. R. Breaker, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1998, 95, 6027-6031.
30. R. R. Breaker, G. F. Joyce, Chem. Biol. 1995, 2, 655-660.
31. N. Ota, M. Warashina, K. Hirano, K. Hatanaka, K. Taira, Nucleic Acids Res. 1998, 26, 3385-3391.
32. Y. Wang, S. K. Silverman, Biochemistry 2005, 44, 3017-3023.
33. A. Flynn-Charlebois, Y. Wang, T. K. Prior, I. Rashid, K. A. Hoadley, R. L. Coppins, A. C. Wolf, S. K. Silverman, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 2444-2454.
34. Y. Wang, S. K. Silverman, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6880-6881.
35. Y. Wang, S. K. Silverman, Biochemistry 2003, 42, 15252-15263.
36. J. Liu, Y. Lu, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 15208-15216.
37. H. K. Kim, J. Liu, J. Li, N. Nagraj, M. Li, C. M. Pavot, Y. Lu, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 6896-6902.
38. H. K. Kim, I. Rasnik, J. Liu, T. Ha, Y. Lu, Nat. Chem. Biol. 2007, 3, 763-768.
39. K. Schlosser, Y. Li, Nat. Chem. Biol. 2007, 3, 753-754.
40. N. K. Lee, H. R. Koh, K. Y. Han, S. K. Kim, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15526-15534.
41. H. K. Kim, J. Li, N. Nagraj, Y. Lu, Chem. Eur. J. 2008, 14, 8696-8703.
42. D. Mazumdar, N. Nagraj, H. K. Kim, X. Meng, A. K. Brown, Q. Sun, W. Li, Y. Lu, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 5506-5515.
43. E. K. Leung, D. Sen, Chem. Biol. 2007, 14, 41-51.
44. Y. Liu, D. Sen, J. Mol. Biol. 2008, 381, 845-859.
45. Y. Liu, D. Sen, J. Mol. Biol. 2009, 395, 234-241.
46. K. Schlosser, Y. Li, Nucleic Acids Res. 2009, 37, 413-420.
47. G. M. Emilsson, S. Nakamura, A. Roth, R. R. Breaker, RNA 2003, 9, 907-918.
48. R. R. Breaker, G. M. Emilsson, D. Lazarev, S. Nakamura, I. J. Puskarz, A. Roth, N. Sudarsan, RNA 2003, 9, 949-957.
49. J. A. Cowan, J. Inorg. Biochem. 1993, 49, 171-175.
50. S. Nakano, D. M. Chadalavada, P. C. Bevilacqua, Science 2000, 287, 1493-1497.
51. S. R. Das, J. A. Piccirilli, Nat. Chem. Biol. 2005, 1, 45-52.
52. J. B. Murray, A. A. Seyhan, N. G. Walter, J. M. Burke, W. G. Scott, Chem. Biol. 1998, 5, 587-595.
53. D. Y. Wang, B. H. Lai, A. R. Feldman, D. Sen, Nucleic Acids Res. 2002, 30, 1735-1742.
54. D. Y. Wang, B. H. Lai, D. Sen, J. Mol. Biol. 2002, 318, 33-43.
55. Y. Liu, D. Sen, J. Mol. Biol. 2004, 341, 887-892.
56. J. C. Achenbach, R. Nutiu, Y. Li, Anal. Chim. Acta 2004, 534, 41-51.
57. R. Nutiu, Y. Li, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 4771-4778.
58. T. J. Yim, J. Liu, Y. Lu, R. S. Kane, J. S. Dordick, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12200-12201.
59. J. Liu, D. P. Wernette, Y. Lu, Angew. Chem. 2005, 117, 7456-7459;
60. Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 7290-7293.
61. M. H. Shyr, D. P. Wernette, P. Wiltzius, Y. Lu, P. V. Braun, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 8234-8240.
62. R. Pei, S. K. Taylor, D. Stefanovic, S. Rudchenko, T. E. Mitchell, M. N. Stojanovic, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 12693-12699.
63. D. Ferrari, A. Peracchi, Nucleic Acids Res. 2002, 30, e112.
64. A. Flynn-Charlebois, T. K. Prior, K. A. Hoadley, S. K. Silverman, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 5346-5350.
65. S. T. Kuhns, G. F. Joyce, J. Mol. Evol. 2003, 56, 711-717.
66. A. Khan, M. Benboubetra, P. Z. Sayyed, K. W. Ng, S. Fox, G. Beck, I. F. Benter, S. Akhtar, J. Drug Targeting 2004, 12, 393-404.
67. M. N. Stojanovic, T. E. Mitchell, D. Stefanovic, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 3555-3561.
68. M. N. Stojanovic, D. Stefanovic, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6673-6676.
69. H. Lederman, J. Macdonald, D. Stefanovic, M. N. Stojanovic, Biochemistry 2006, 45, 1194-1199.
70. M. N. Stojanovic, S. Semova, D. Kolpashchikov, J. Macdonald, C. Morgan, D. Stefanovic, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 6914-6915.
71. J. Macdonald, Y. Li, M. Sutovic, H. Lederman, K. Pendri, W. Lu, B. L. Andrews, D. Stefanovic, M. N. Stojanovic, Nano Lett. 2006, 6, 2598-2603.
72. M. N. Stojanovic, D. Stefanovic, Nat. Biotechnol. 2003, 21, 1069-1074.
73. M. N. Stojanovic, Prog. Nucleic Acid Res. Mol. Biol. 2008, 82, 199-217.
74. J. Li, Y. Lu, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 10466-10467.
75. H. Wang, Y. Kim, H. Liu, Z. Zhu, S. Bamrungsap, W. Tan, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 8221-8226.
76. J. Liu, Y. Lu, Anal. Chem. 2003, 75, 6666-6672.
77. W. Chiuman, Y. Li, Nucleic Acids Res. 2007, 35, 401-405.
78. N. Nagraj, J. Liu, S. Sterling, J. Wu, Y. Lu, Chem. Commun. 2009, 4103-4105.
79. Y. Xiang, A. Tong, Y. Lu, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15352-15357.
80. K. A. Shaikh, K. S. Ryu, E. D. Goluch, J. M. Nam, J. Liu, C. S. Thaxton, T. N. Chiesl, A. E. Barron, Y. Lu, C. A. Mirkin, C. Liu, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2005, 102, 9745-9750.
81. I. H. Chang, J. J. Tulock, J. Liu, W. S. Kim, D. M. Cannon, Jr., Y. Lu, P. W. Bohn, J. V. Sweedler, D. M. Cropek, Environ. Sci. Technol. 2005, 39, 3756-3761.
82. C. B. Swearingen, D. P. Wernette, D. M. Cropek, Y. Lu, J. V. Sweedler, P. W. Bohn, Anal. Chem. 2005, 77, 442-448.
83. D. P. Wernette, C. B. Swearingen, D. M. Cropek, Y. Lu, J. V. Sweedler, P. W. Bohn, Analyst 2006, 131, 41-47.
84. D. P. Wernette, C. Mead, P. W. Bohn, Y. Lu, Langmuir 2007, 23, 9513-9521.
85. T. S. Dalavoy, D. P. Wernette, M. Gong, J. V. Sweedler, Y. Lu, B. R. Flachsbart, M. A. Shannon, P. W. Bohn, D. M. Cropek, Lab Chip 2008, 8, 786-793.
86. Y. Xiao, A. A. Rowe, K. W. Plaxco, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 262-263.
87. L. Shen, Z. Chen, Y. Li, S. He, S. Xie, X. Xu, Z. Liang, X. Meng, Q. Li, Z. Zhu, M. Li, X. C. Le, Y. Shao, Anal. Chem. 2008, 80, 6323-6328.
88. X. Zhu, Z. Lin, L. Chen, B. Qiu, G. Chen, Chem. Commun. 2009, 6050-6052.
89. J. Liu, Y. Lu, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6642-6643.
90. J. Liu, Y. Lu, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 12298-12305.
91. J. Liu, Y. Lu, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12677-12683.
92. J. Liu, Y. Lu, Org. Biomol. Chem. 2006, 4, 3435-3441.
93. H. Wei, B. Li, J. Li, S. Dong, E. Wang, Nanotechnology 2008, 19, 095501.
94. Z. Wang, J. H. Lee, Y. Lu, Adv. Mater. 2008, 20, 3263-3267.
95. W. Zhao, J. C. Lam, W. Chiuman, M. A. Brook, Y. Li, Small 2008, 4, 810-816.
96. J. Liu, Y. Lu, Anal. Chem. 2004, 76, 1627-1632.
97. S. Sando, T. Sasaki, K. Kanatani, Y. Aoyama, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 15720-15721.
98. S. Sando, A. Narita, T. Sasaki, Y. Aoyama, Org. Biomol. Chem. 2005, 3, 1002-1007.
99. J. Liu, A. K. Brown, X. Meng, D. M. Cropek, J. D. Istok, D. B. Watson, Y. Lu, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2007, 104, 2056-2061.
100. J. Liu, Y. Lu, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 9838-9839.
101. J. Liu, Y. Lu, Chem. Commun. 2007, 4872-4874.
102. J. Liu, Y. Lu, Angew. Chem. 2007, 119, 7731-7734;
103. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 7587-7590.
104. M. Hollenstein, C. Hipolito, C. Lam, D. Dietrich, D. M. Perrin, Angew. Chem. 2008, 120, 4418-4422;
105. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 4346-4350.
106. A. R. Ferre-D'Amare, J. A. Doudna, Nucleic Acids Res. 1996, 24, 977-978.
107. J. Lapham, D. M. Crothers, RNA 1996, 2, 289-296.
108. M. Sohail, G. Doran, J. Riedemann, V. Macaulay, E. M. Southern, Nucleic Acids Res. 2003, 31, e38.
109. T. J. Wilson, J. Ouellet, Z. Y. Zhao, S. Harusawa, L. Araki, T. Kurihara, D. M. Lilley, RNA 2006, 12, 980-987.
110. R. L. Coppins, S. K. Silverman, Biochemistry 2005, 44, 13439-13446.
111. R. L. Coppins, S. K. Silverman, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 16426-16432.
112. W. E. Purtha, R. L. Coppins, M. K. Smalley, S. K. Silverman, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 13124-13125.
113. M. Buchhaupt, C. Peifer, K. D. Entian, Anal. Biochem. 2007, 361, 102-108.
114. C. R. Dass, P. F. Choong, L. M. Khachigian, Mol. Cancer Ther. 2008, 7, 243-251.
115. G. Beale, A. J. Hollins, M. Benboubetra, M. Sohail, S. P. Fox, I. Benter, S. Akhtar, J. Drug Targeting 2003, 11, 449-456.
116. T. Kuwabara, M. Warashina, T. Tanabe, K. Tani, S. Asano, K. Taira, Nucleic Acids Res. 1997, 25, 3074-3081.
117. S. Chakraborti, A. C. Banerjea, Mol. Ther. 2003, 7, 817-826.
118. S. Chakraborti, A. C. Banerjea, Biomacromolecules 2003, 4, 568-571.
119. P. Reyes-Gutiérrez, L. M. Alvarez-Salas, Oligonucleotides 2009, 19, 233-242.
120. S. W. Santoro, G. F. Joyce, Biochemistry 1998, 37, 13330-13342.
121. S. Donini, M. Clerici, J. Wengel, B. Vester, A. Peracchi, J. Biol. Chem. 2007, 282, 35510-35518.
122. L. Lermer, Y. Roupioz, R. Ting, D. M. Perrin, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 9960-9961.
123. D. M. Perrin, T. Garestier, C. Hélène, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 1556-1563.
124. M. Hollenstein, C. J. Hipolito, C. H. Lam, D. M. Perrin, Nucleic Acids Res. 2009, 37, 1638-1649.