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哺乳动物细胞可将RNA序列写入DNA

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哺乳动物细胞可将RNA序列写入DNA

2021-08-25 16:26:16  点击量:

 美国费城托马斯杰斐逊大学的研究人员首次发现,哺乳动物细胞可以将RNA序列转换回DNA,这在病毒中比真核细胞更常见。这一发现可能会挑战生物学长期以来的观点,并可能对生物学的众多领域产生广泛影响。相关研究发表在6月11日的《科学进展》杂志上。

        细胞含有一种机制,它可以将DNA复制成一组新的DNA,然后进入一个新形成的细胞。完成该机制的被称为聚合酶的机器也可以构建RNA信息,这些信息就像从食谱中心——DNA储存库复制的笔记,这样它们就可以被更有效地读入蛋白质中。但此前普遍认为,聚合酶只能从DNA单向复制到DNA或RNA。这可以防止RNA信息被重写回基因组DNA的“主配方书”中。

       研究团队首先研究了一种被称为聚合酶θ的聚合酶。在哺乳动物细胞中的14种DNA聚合酶中,只有3种负责复制整个基因组以准备细胞分裂的大部分工作。剩下的11种主要参与DNA链断裂或错误的检测和修复。聚合酶θ可以修复DNA,但很容易出错,会造成许多错误或突变。据此,研究人员注意到,聚合酶θ这种易出错的“坏”性质是它与另一台细胞机器共有的。像聚合酶θ一样,艾滋病病毒(HIV)逆转录酶起DNA聚合酶的作用,但也可以与RNA结合,并将RNA读回DNA链中。

       在实验中,研究人员测试了聚合酶θ与HIV逆转录酶的作用。研究表明,聚合酶θ能够将RNA信息转化为DNA,这一能力与HIV逆转录酶一样,而且它实际上比复制DNA时做得更好。当使用RNA模板写入新的DNA消息时,聚合酶θ比复制DNA时效率更高、错误更少,这表明这一功能可能是它在细胞中的主要用途。

       研究人员使用X射线结晶学来定义聚合酶的结构时发现,这种分子能够改变形状,以适应更大的RNA分子——这是聚合酶中“独一无二的壮举”。

       研究表明,聚合酶θ的主要功能是充当逆转录酶。在健康细胞中,聚合酶θ的目的可能是促进RNA介导的DNA修复;在不健康的细胞如癌细胞中,该分子会高度表达并促进癌细胞生长和抗药性。

       总编辑圈点

       先从更容易理解的概念入手,看看HIV逆转录酶。HIV是一种逆转录病毒,其遗传信息写在RNA而不是DNA 上。它逆转录的过程,就是在逆转录酶的作用下,以病毒RNA为模板合成前病毒DNA的过程。此研究发现,哺乳动物细胞中的一种聚合酶,也可以将RNA信息转化为DNA。值得注意的是,病毒逆转录酶在病毒生命周期中扮演的角色,使其成为抗病毒治疗的靶点。那么,文中提到的这种特殊的聚合酶又能发挥什么作用呢?不禁叫人好奇。



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