Structural Basis of B-to-Z DNA Transition Mediated by an Anti-Z-DNA Antibody, Nucleic Acids Research, 54,5(2026)
抗 Z-DNA 抗體促進 B 型至 Z 型 DNA 構形轉換的結構基礎。
Cheng-Chung Lee*, Shu-Fang Hsu, Ya-Wen Chang, Ya-Wen Chen, Meng-Ru Ho, Hiroshi Sugiyama, Wei-Chu Wang, Andrew H.-J. Wang*
2026/10/29
Z-DNA 是一種左旋雙股 DNA，可由右旋B-DNA轉換而來，參與轉錄、免疫反應、病毒感染及細菌生物膜形成，並與自體免疫疾病息息相關。然而，在生理條件下，Z-DNA 的不穩定性限制了我們對其結構與功能的深入探討。近半個世紀以來，已知部分抗體能辨識Z型左旋核酸，並廣泛用於尋找驗證生物體內的這類核酸分子。由於抗體辨識並穩定動態 DNA 構形的機制仍未釐清，本研究首次從原子層級揭示抗體促進 B 型至 Z 型 DNA 構形轉換的結構基礎。
我們設計具有 Z-DNA 專一性的 Z22抗體Fab 片段（cZ22-Fab），運用EMSA、CD、AUC、SEC-MALS、BLI等多種生物物理方法進行特性與功能分析，結果顯示cZ22-Fab 可與 CG 重複序列形成穩定的 2:1 Fab/DNA 化學計量比複合體，並介導 DNA 從B 型至 Z 型的構形轉換。透過蛋白質晶體學得到的 cZ22-Fab/Z-DNA 複合體晶體結構，高解析度晶體繞射數據，清楚呈現抗體分子與Z-DNA 原子層級的作用機制，闡示了抗體對左旋 DNA 骨架構型的辨認模式，cZ22-Fab 對核酸主鏈磷酸基團進行夾持並與鹼基形成專一交互作用，辨識 Z-DNA的特定構形與序列。進一步分析其他 Z-DNA 序列，闡明了抗體與 DNA 結合的序列選擇性及構形專一性。整體而言，本研究從分子層級解析抗體促進左旋核酸形成的作用機制，並指出 B 型至 Z 型 DNA 構形轉換具有重要生物學意義，且與自體免疫反應的誘發息息相關。
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