據(jù)外媒報道，細(xì)胞中含有一種機制，它能將DNA復(fù)制成一組新的DNA然后再進入一個新形成的細(xì)胞。這類被稱為聚合酶的機器也可以構(gòu)建RNA信息，這些信息就像從食譜中心DNA庫復(fù)制的筆記，因此它們可以被更有效地解讀為蛋白質(zhì)。但聚合酶被認(rèn)為只在DNA到DNA或RNA的一個方向上起作用。

這可以防止RNA信息被重寫回基因組DNA的主配方書中。現(xiàn)在，來自托馬斯杰斐遜大學(xué)的研究人員提供了證明RNA片段可以被寫回DNA的首個證據(jù)，這可能挑戰(zhàn)生物學(xué)的核心教條并可能對生物學(xué)的許多領(lǐng)域產(chǎn)生廣泛影響。

托馬斯杰斐遜大學(xué)生物化學(xué)和分子生物學(xué)副教授Richard Pomerantz博士指出：“這項工作為許多其他研究打開了大門，這些研究將幫助我們理解在我們自己的細(xì)胞中有一種將RNA信息轉(zhuǎn)化為DNA的機制的重要性。人類聚合酶可以高效完成這一任務(wù)，這一事實提出了許多問題。”如這一發(fā)現(xiàn)表明，RNA信息可以用作修復(fù)或重寫基因組DNA的模板。

這項研究發(fā)表在2021年6月11日的《Science Advances》上。

據(jù)悉，Pomerantz的團隊首先研究了一種非常不尋常的聚合酶，即聚合酶θ。在哺乳動物細(xì)胞中的14種DNA聚合酶中，只有3種酶承擔(dān)了復(fù)制整個基因組為細(xì)胞分裂做準(zhǔn)備的大部分工作。剩下的11個主要參與檢測和修復(fù)DNA鏈的斷裂或錯誤。聚合酶可以修復(fù)DNA，但非常容易出錯、會產(chǎn)生許多錯誤或突變。因此，研究人員注意到，聚合酶的一些“壞”特性是它跟另一種細(xì)胞機器共享的，盡管在病毒中更常見的是逆轉(zhuǎn)錄酶。和Pol θ一樣，HIV逆轉(zhuǎn)錄酶作為DNA聚合酶，與此同時也可以結(jié)合RNA并將RNA讀回DNA鏈。

在一系列實驗中，研究人員測試了聚合酶θ跟來自艾滋病病毒的逆轉(zhuǎn)錄酶之間的關(guān)系，這是同類研究中研究得最好的之一。他們證明了聚合酶θ能將RNA信息轉(zhuǎn)化為DNA，這一點跟HIV逆轉(zhuǎn)錄酶一樣好，并且它實際上比DNA復(fù)制到DNA還要做得更好。聚合酶θ在使用RNA模板編寫新的DNA信息時比在DNA中復(fù)制DNA時更高效、引入的錯誤更少，這表明這種功能可能是它在細(xì)胞中的主要目的。

該團隊跟南加州大學(xué)的Xiaojiang S. Chen博士的實驗室合作，他們使用X射線晶體學(xué)來定義這種分子的結(jié)構(gòu)并發(fā)現(xiàn)這種分子能夠改變形狀從而適應(yīng)更大的RNA分子--這在聚合酶中是獨一無二的。

“我們的研究表明，聚合酶的主要功能是充當(dāng)逆轉(zhuǎn)錄酶，”Pomerantz博士說道，“在健康細(xì)胞中，這種分子的目的可能是用于RNA介導(dǎo)的DNA修復(fù)。在不健康的細(xì)胞中如癌細(xì)胞，聚合酶高度表達、促進癌細(xì)胞生長和耐藥性。進一步了解聚合酶在RNA上的活性如何有助于DNA修復(fù)和癌細(xì)胞增殖將是一件令人興奮的事情。”

關(guān)鍵詞： 細(xì)胞 DNA RNA 基因組