據外媒報道，細胞中含有一種機制，它能將DNA復制成一組新的DNA然后再進入一個新形成的細胞。這類被稱為聚合酶的機器也可以構建RNA信息，這些信息就像從食譜中心DNA庫復制的筆記，因此它們可以被更有效地解讀為蛋白質。但聚合酶被認為只在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。現在，來自托馬斯杰斐遜大學的研究人員提供了證明RNA片段可以被寫回DNA的首個證據，這可能挑戰(zhàn)生物學的核心教條并可能對生物學的許多領域產生廣泛影響。

托馬斯杰斐遜大學生物化學和分子生物學副教授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胞中有一種將RNA信息轉化為DNA的機制的重要性。人類聚合酶可以高效完成這一任務，這一事實提出了許多問題。”如這一發(fā)現表明，RNA信息可以用作修復或重寫基因組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。在哺乳動物細胞中的14種DNA聚合酶中，只有3種酶承擔了復制整個基因組為細胞分裂做準備的大部分工作。剩下的11個主要參與檢測和修復DNA鏈的斷裂或錯誤。聚合酶可以修復DNA，但非常容易出錯、會產生許多錯誤或突變。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胞機器共享的，盡管在病毒中更常見的是逆轉錄酶。和Pol θ一樣，HIV逆轉錄酶作為DNA聚合酶，與此同時也可以結合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錄酶之間的關系，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信息轉化為DNA，這一點跟HIV逆轉錄酶一樣好，并且它實際上比DNA復制到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胞中的主要目的。

該團隊跟南加州大學的Xiaojiang S. Chen博士的實驗室合作，他們使用X射線晶體學來定義這種分子的結構并發(fā)現這種分子能夠改變形狀從而適應更大的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逆轉錄酶，”Pomerantz博士說道，“在健康細胞中，這種分子的目的可能是用于RNA介導的DNA修復。在不健康的細胞中如癌細胞，聚合酶高度表達、促進癌細胞生長和耐藥性。進一步了解聚合酶在RNA上的活性如何有助于DNA修復和癌細胞增殖將是一件令人興奮的事情。”

關鍵詞： 細胞 DNA RNA 基因組