美國費(fèi)城托馬斯杰斐遜大學(xué)的研究人員首次發(fā)現(xiàn)，哺乳動(dòng)物細(xì)胞可以將RNA序列轉(zhuǎn)換回DNA，這在病毒中比真核細(xì)胞更常見。這一發(fā)現(xiàn)可能會(huì)挑戰(zhàn)生物學(xué)長期以來的觀點(diǎn)，并可能對(duì)生物學(xué)的眾多領(lǐng)域產(chǎn)生廣泛影響。相關(guān)研究發(fā)表在6月11日的《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。

細(xì)胞含有一種機(jī)制，它可以將DNA復(fù)制成一組新的DNA，然后進(jìn)入一個(gè)新形成的細(xì)胞。完成該機(jī)制的被稱為聚合酶的機(jī)器也可以構(gòu)建RNA信息，這些信息就像從食譜中心——DNA儲(chǔ)存庫復(fù)制的筆記，這樣它們就可以被更有效地讀入蛋白質(zhì)中。但此前普遍認(rèn)為，聚合酶只能從DNA單向復(fù)制到DNA或RNA。這可以防止RNA信息被重寫回基因組DNA的“主配方書”中。

研究團(tuán)隊(duì)首先研究了一種被稱為聚合酶θ的聚合酶。在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的14種DNA聚合酶中，只有3種負(fù)責(zé)復(fù)制整個(gè)基因組以準(zhǔn)備細(xì)胞分裂的大部分工作。剩下的11種主要參與DNA鏈斷裂或錯(cuò)誤的檢測和修復(fù)。聚合酶θ可以修復(fù)DNA，但很容易出錯(cuò)，會(huì)造成許多錯(cuò)誤或突變。據(jù)此，研究人員注意到，聚合酶θ這種易出錯(cuò)的“壞”性質(zhì)是它與另一臺(tái)細(xì)胞機(jī)器共有的。像聚合酶θ一樣，艾滋病病毒(HIV)逆轉(zhuǎn)錄酶起DNA聚合酶的作用，但也可以與RNA結(jié)合，并將RNA讀回DNA鏈中。

在實(shí)驗(yàn)中，研究人員測試了聚合酶θ與HIV逆轉(zhuǎn)錄酶的作用。研究表明，聚合酶θ能夠?qū)NA信息轉(zhuǎn)化為DNA，這一能力與HIV逆轉(zhuǎn)錄酶一樣，而且它實(shí)際上比復(fù)制DNA時(shí)做得更好。當(dāng)使用RNA模板寫入新的DNA消息時(shí)，聚合酶θ比復(fù)制DNA時(shí)效率更高、錯(cuò)誤更少，這表明這一功能可能是它在細(xì)胞中的主要用途。

研究人員使用X射線結(jié)晶學(xué)來定義聚合酶的結(jié)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)，這種分子能夠改變形狀，以適應(yīng)更大的RNA分子——這是聚合酶中“獨(dú)一無二的壯舉”。

研究表明，聚合酶θ的主要功能是充當(dāng)逆轉(zhuǎn)錄酶。在健康細(xì)胞中，聚合酶θ的目的可能是促進(jìn)RNA介導(dǎo)的DNA修復(fù);在不健康的細(xì)胞如癌細(xì)胞中，該分子會(huì)高度表達(dá)并促進(jìn)癌細(xì)胞生長和抗藥性。

總編輯圈點(diǎn)

先從更容易理解的概念入手，看看HIV逆轉(zhuǎn)錄酶。HIV是一種逆轉(zhuǎn)錄病毒，其遺傳信息寫在RNA而不是DNA 上。它逆轉(zhuǎn)錄的過程，就是在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，以病毒RNA為模板合成前病毒DNA的過程。此研究發(fā)現(xiàn)，哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的一種聚合酶，也可以將RNA信息轉(zhuǎn)化為DNA。值得注意的是，病毒逆轉(zhuǎn)錄酶在病毒生命周期中扮演的角色，使其成為抗病毒治療的靶點(diǎn)。那么，文中提到的這種特殊的聚合酶又能發(fā)揮什么作用呢?不禁叫人好奇。