Controlling DNA–RNA strand displacement kinetics with base distribution
Rattachement africain : us, gb, in, de. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.
Le résumé fourni par la source
DNA-RNA hybrid strand displacement underpins the function of many natural and engineered systems. Understanding and controlling factors affecting DNA-RNA strand displacement reactions is necessary to enable control of processes such as CRISPR-Cas9 gene editing. By combining multiscale modeling with strand displacement experiments, we show that the distribution of bases within the displacement domain has a very strong effect on reaction kinetics, a feature unique to DNA-RNA hybrid strand displacement. Merely by redistributing bases within a displacement domain of fixed base composition, we are able to design sequences whose reaction rates span more than four orders of magnitude. We extensively characterize this effect in reactions involving the invasion of dsDNA by an RNA strand, as well as the invasion of a hybrid duplex by a DNA strand. In all-DNA strand displacement reactions, we find a predictable but relatively weak sequence dependence, confirming that DNA-RNA strand displacement permits far more thermodynamic and kinetic control than its all-DNA counterpart. We show that oxNA, a recently introduced coarse-grained model of DNA-RNA hybrids, can reproduce trends in experimentally observed reaction rates. We also develop a simple kinetic model for predicting strand displacement rates. On the basis of these results, we argue that base distribution effects may play an important role in natural R-loop formation and in the function of the guide RNAs that direct CRISPR-Cas systems.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Controlling DNA–RNA strand displacement kinetics with base distribution
- Date Crossref
- 06/06/2025
- Éditeur
- National Academy of Sciences
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Clarendon College pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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University of Oxford pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Kavli Energy NanoScience Institute pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Centre for Policy Studies pays non établi dans la noticeOrganisation à but non lucratif
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Center for Theoretical Biological Physics pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Arizona State University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Technical University of Munich pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Clarendon Laboratory pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Department of Physics pays non établi dans la noticeInstitution
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Kavli Institute for Nanoscience Discovery pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Center for Biological Physics pays non établi dans la noticeInstitution
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Department of Bioscience pays non établi dans la noticeInstitution
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