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中心法則將被改寫，人類細(xì)胞可將RNA序列寫入DNA
時間：2021-06-20 15:06:00 來源：生物探索 點擊：
人體內(nèi)竟然藏著一位逆行者“聚合酶θ（Polθ）”，它能夠介導(dǎo)RNA序列寫入DNA，這項顛覆性發(fā)現(xiàn)可能意味著中心法則又將再一次被改寫！
相信學(xué)過高中生物的你一定聽說過“中心法則”，作為現(xiàn)代生物學(xué)中最重要的基本定律之一，中心法則在探索生命現(xiàn)象的本質(zhì)及普遍規(guī)律方面起到了巨大的作用，它曾經(jīng)歷過多次修訂，且每一次修訂，都在醞釀一個新的諾貝爾獎。
傳統(tǒng)認(rèn)知中，細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物的遺傳信息主要通過DNA傳遞給RNA，再從RNA傳遞給蛋白質(zhì)，從而完成遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程。
DOI: 10.1126/sciadv.abf1771
那么“聚合酶θ”到底有何不同尋常之處呢？
聚合酶θ（Polθ）類屬DNA聚合酶A家族，它在人體內(nèi)主要承擔(dān)檢測和修復(fù)DNA鏈的斷裂或錯誤的工作，可對DNA損傷進(jìn)行易位合成（TLS），并在雙鏈斷裂修復(fù)連接處通過延伸部分堿基配對的3′單鏈DNA（ssDNA），從而促進(jìn)雙鏈斷裂處的微同源介導(dǎo)的末端連接（MMEJ），但極容易出錯，會產(chǎn)生許多錯誤或突變。
然而，盡管Polθ有著“粗心大意”的毛病，但Polθ的這些“壞特性”卻引起了研究人員的注意，人們發(fā)現(xiàn)它與逆轉(zhuǎn)錄病毒 HIV 的逆轉(zhuǎn)錄酶似乎“品性”相似。因此，研究人員猜測Polθ或許也能指導(dǎo)逆轉(zhuǎn)錄過程，促進(jìn)哺乳動物細(xì)胞中以RNA為模板的DNA修復(fù)。
Polθ 表現(xiàn)出逆轉(zhuǎn)錄酶活性
為了進(jìn)一步驗證研究人員的猜想，科研人員開發(fā)了一種細(xì)胞綠色熒光蛋白 (GFP) 報告基因檢測法， 將Polθ與HIV 逆轉(zhuǎn)錄酶的功能進(jìn)行對比。
研究發(fā)現(xiàn)，Polθ并不遜色于HIV 逆轉(zhuǎn)錄酶，Polθ不僅可以介導(dǎo)RNA 合成 DNA，而且它在使用 RNA 模板編寫 DNA 信息時比復(fù)制 DNA 時更有效和準(zhǔn)確。
Polθ 促進(jìn)以 RNA 為模板的 DNA 修復(fù)
DNA/RNA 引物模板上 Polθ 的三元結(jié)構(gòu)
值得一提的是，Polθ作為一種獨特的多功能DNA聚合酶，研究人員發(fā)現(xiàn)它對修復(fù)DNA斷裂非常重要，特別是在同源重組缺陷（HRD）細(xì)胞中，由于HRD是多種重要類型腫瘤的臨床重要特征，包括乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌和胰腺癌。
總而言之，該研究挑戰(zhàn)了生命科學(xué)的基本定律“中心法則”，可能為今后的基因工程、蛋白質(zhì)工程開發(fā)提供新的思路，或成為腫瘤精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的新星！
參考資料：
1.https://advances.sciencemag.org/content/7/24/eabf1771
相信學(xué)過高中生物的你一定聽說過“中心法則”，作為現(xiàn)代生物學(xué)中最重要的基本定律之一，中心法則在探索生命現(xiàn)象的本質(zhì)及普遍規(guī)律方面起到了巨大的作用，它曾經(jīng)歷過多次修訂，且每一次修訂，都在醞釀一個新的諾貝爾獎。
傳統(tǒng)認(rèn)知中，細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物的遺傳信息主要通過DNA傳遞給RNA，再從RNA傳遞給蛋白質(zhì)，從而完成遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程。
然而，托馬斯杰斐遜大學(xué)的科研人員發(fā)表在《Science Advances 》雜志的一項最新研究發(fā)現(xiàn)，人體內(nèi)竟然藏著一位逆行者“聚合酶θ（Polθ）”，它能夠介導(dǎo)RNA序列寫入DNA，這項顛覆性發(fā)現(xiàn)可能意味著中心法則又將再一次被改寫！
DOI: 10.1126/sciadv.abf1771
聚合酶θ（Polθ）類屬DNA聚合酶A家族，它在人體內(nèi)主要承擔(dān)檢測和修復(fù)DNA鏈的斷裂或錯誤的工作，可對DNA損傷進(jìn)行易位合成（TLS），并在雙鏈斷裂修復(fù)連接處通過延伸部分堿基配對的3′單鏈DNA（ssDNA），從而促進(jìn)雙鏈斷裂處的微同源介導(dǎo)的末端連接（MMEJ），但極容易出錯，會產(chǎn)生許多錯誤或突變。
然而，盡管Polθ有著“粗心大意”的毛病，但Polθ的這些“壞特性”卻引起了研究人員的注意，人們發(fā)現(xiàn)它與逆轉(zhuǎn)錄病毒 HIV 的逆轉(zhuǎn)錄酶似乎“品性”相似。因此，研究人員猜測Polθ或許也能指導(dǎo)逆轉(zhuǎn)錄過程，促進(jìn)哺乳動物細(xì)胞中以RNA為模板的DNA修復(fù)。
Polθ 表現(xiàn)出逆轉(zhuǎn)錄酶活性
研究發(fā)現(xiàn)，Polθ并不遜色于HIV 逆轉(zhuǎn)錄酶，Polθ不僅可以介導(dǎo)RNA 合成 DNA，而且它在使用 RNA 模板編寫 DNA 信息時比復(fù)制 DNA 時更有效和準(zhǔn)確。
Polθ 促進(jìn)以 RNA 為模板的 DNA 修復(fù)
不僅如此，該研究團(tuán)隊還與南加州大學(xué)的Xiaojiang S. Chen博士合作，利用X射線晶體學(xué)來定義Polθ的分子結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)這種分子還可以改變形狀，以適應(yīng)更大的RNA分子，這在聚合酶中是獨一無二的。
DNA/RNA 引物模板上 Polθ 的三元結(jié)構(gòu)
總而言之，該研究挑戰(zhàn)了生命科學(xué)的基本定律“中心法則”，可能為今后的基因工程、蛋白質(zhì)工程開發(fā)提供新的思路，或成為腫瘤精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的新星！
參考資料：
1.https://advances.sciencemag.org/content/7/24/eabf1771
