Novel RNA catalysts for the Michael reaction

Sengle, Gerhard; Eisenführ, Alexander; Arora, Paramjit S.; Nowick, James S.; Famulok, Michael

doi:10.1016/s1074-5521(01)00026-6

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“…Selection amplification, or SELEX (Ellington and Szostak 1990;Robertson and Joyce 1990;Tuerk and Gold 1990;Ellington et al 2000), has revealed many novel reactions-carbon-carbon bond formation (Tarasow 1997;Sengle et al 2001), amide bond synthesis (Lohse and Szostak 1996;Wiegand et al 1997;Zhang and Cech 1997), acetyl-CoA synthesis (Jadhav and Yarus 2002), anhydride activation of carbonyl groups (Kumar and Yarus 2001), and aminoacyl-RNA synthesis both in cis (Illangasekare et al 1995;Yarus 1999a, 1999b) and in trans (Lee et al 2000). This list could easily be lengthened.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Finding specific RNA motifs: Function in a zeptomole world?

Knight

Yarus²

2003

RNA

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We have developed a new method for estimating the abundance of any modular (piecewise) RNA motif within a longer random region. We have used this method to estimate the size of the active motifs available to modern SELEX experiments (picomoles of unique sequences) and to a plausible RNA World (zeptomoles of unique sequences: 1 zmole = 602 sequences). Unexpectedly, activities such as specific isoleucine binding are almost certainly present in zeptomoles of molecules, and even ribozymes such as self-cleavage motifs may appear (depending on assumptions about the minimal structures). The number of specified nucleotides is not the only important determinant of a motif's rarity: The number of modules into which it is divided, and the details of this division, are also crucial. We propose three maxims for easily isolated motifs: the Maxim of Minimization, the Maxim of Multiplicity, and the Maxim of the Median. These maxims together state that selected motifs should be small and composed of as many separate, equally sized modules as possible. For evenly divided motifs with four modules, the largest accessible activity in picomole scale (1-1000 pmole) pools of length 100 is about 34 nucleotides; while for zeptomole scale (1-1000 zmole) pools it is about 20 specific nucleotides (50% probability of occurrence). This latter figure includes some ribozymes and aptamers. Consequently, an RNA metabolism apparently could have begun with only zeptomoles of RNA molecules.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Finding specific RNA motifs: Function in a zeptomole world?

Knight

Yarus²

2003

RNA

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“…[6] Die Substrate der meisten natürlich hervorgegangenen Ribozyme sind ihrerseits ebenfalls RNAStränge. Im Unterschied dazu zeigen die künstlich entwickelten DNA-und RNAzyme die Fähigkeit, eine Vielzahl von Reaktionsarten [76] (wie Diels-Alder-Reaktionen, [77] Aldolreaktionen, [78] Michael-Additionen, [79] die Bildung von Nglycosidischen Bindungen [80] und Acetylierungen [81] ) zu katalysieren. Viele RNA-und DNAzyme ahmen auch die katalytische Funktion von echten Enzymen nach, darunter die der Cholesterol-Esterase, [82] der N-Glycosylase, [83] des sog.…”

Section: Tertiäre Rna-stukturmotiveunclassified

Nukleinsäure‐basierte molekulare Werkzeuge

2011

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In der Biologie sind die Nukleinsäuren die Träger der molekularen Information: Die DNA‐Basensequenz speichert und vermittelt genetische Anweisungen, während die RNA‐Sequenz der Weitergabe der Information sowie der Regulation der Genexpression dient. Als Biopolymere haben Nukleinsäuren auch interessante physikochemische Eigenschaften, die sich darüber hinaus auf unzählige Weise über die Basensequenz rational verändern lassen. Es verwundert daher nicht, dass Nukleinsäuren in den letzten Jahren wichtige Bausteine für die Bottom‐up‐Nanotechnologie geworden sind: als Moleküle für die Selbstorganisation molekularer Nanostrukturen, aber auch als Material zum Aufbau maschinenähnlicher Nanobauteile. In diesem Aufsatz werden wir die wichtigsten Entwicklungen auf dem wachsenden Gebiet der Nukleinsäure‐Nanobauteile zusammenfassen. Wir werden auch einen Überblick über die biochemischen und biophysikalischen Hintergründe des Gebiets sowie über die “historischen” Einflüsse, von denen es geprägt wurde, geben. Besonderes Augenmerk wird molekularen DNA‐Motoren, der molekularen Robotik, der molekularen Datenverarbeitung sowie Anwendungen von Nukleinsäure‐Nanobauteilen in der Biologie gelten.

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“…B. die Bildung eines RNA-Phosphodiesters, [55] einer Peptidbindung, [56] einer glycosidischen Bindung, [57] eines Diels-Alder-Cycloadditionsprodukts, [58,59] eines Michael-Additionsprodukts [60] und eines Aldolkondensationsprodukts. [61] Weitere Ribozyme wurden erhalten, die Bindungsspaltungen katalysieren, z.…”

Section: Ein Ganz Besonderer Phänotypunclassified

Vierzig Jahre Evolution im Reagenzglas

Joyce

2007

Angewandte Chemie

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Vierzig Jahre ist es her, dass Spiegelman und Mitarbeiter demonstrierten, wie RNA‐Moleküle in vitro (“im Reagenzglas”) evolviert werden können. Damit war einwandfrei festgestellt, dass die Darwinsche Evolution ein chemischer Prozess ist, und der Weg für zahlreiche Folgeexperimente zur gerichteten Evolution war geebnet. Auch die Chemie fand Inspiration in Spiegelmans bahnbrechenden Arbeiten und den daraus hervorgegangenen Entwicklungen, die das Gebiet bis dicht an die Erschaffung von Leben im Labor geführt haben. Dieser Aufsatz gibt einen Überblick über die Konzepte und Methoden zur gerichteten Evolution von RNA‐Molekülen im Reagenzglas.

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Novel RNA catalysts for the Michael reaction

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Finding specific RNA motifs: Function in a zeptomole world?

Finding specific RNA motifs: Function in a zeptomole world?

Nukleinsäure‐basierte molekulare Werkzeuge

Vierzig Jahre Evolution im Reagenzglas

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