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DNA藝術圖。圖片來源：adimas stock.adobe.com
本報訊 人們(men) 知道，細胞可以將DNA複製成一組新的DNA，然後進入一個(ge) 新形成的細胞。其中，涉及一類被稱為(wei) 聚合酶的細胞“機器”，它們(men) 也可以構建RNA信息，這些從(cong) DNA中心庫複製的信息可以被更有效地“解讀”為(wei) 蛋白質。但聚合酶被認為(wei) 隻沿著DNA到DNA或DNA到RNA的方向起作用，從(cong) 而防止RNA信息被重寫(xie) 回DNA中心庫中。現在，研究人員首次證明RNA也可以被寫(xie) 回DNA，這挑戰了生物學的核心法則。相關(guan) 論文近日刊登於(yu) 《科學進展》。
“這項工作為(wei) 許多研究打開了大門，並有助於(yu) 人們(men) 理解自身細胞中有一種將RNA信息轉化為(wei) DNA的機製。人類聚合酶可以高效完成這一任務，同時也產(chan) 生了許多問題。”美國托馬斯傑斐遜大學生物化學和分子生物學副教授Richard Pomerantz說，這一發現表明，RNA信息可以用作修複或重寫(xie) DNA的模板。
Pomerantz團隊首先研究了一種不尋常的聚合酶，即聚合酶θ。在哺乳動物細胞的14種DNA聚合酶中，隻有3種承擔了複製整個(ge) 基因組為(wei) 細胞分裂做準備的大部分工作。剩下的11種主要參與(yu) 檢測和修複DNA鏈的斷裂或錯誤。
通常，聚合酶可以修複DNA，但會(hui) 產(chan) 生許多錯誤或突變。研究人員注意到，聚合酶θ的一些“壞”特性是與(yu) 另一類酶共享的，盡管後者在病毒中更常見——逆轉錄酶。例如，艾滋病病毒（HIV）逆轉錄酶與(yu) DNA聚合酶類似，但可以結合RNA並將RNA讀回DNA鏈。
於(yu) 是，研究人員測試了聚合酶θ與(yu) HIV逆轉錄酶之間的關(guan) 係，證明了聚合酶θ能夠將RNA信息轉化為(wei) DNA，並且效果媲美HIV逆轉錄酶。他們(men) 表示，聚合酶θ在使用RNA模板編寫(xie) 新的DNA信息時，比在DNA中複製DNA時更高效，引入的錯誤也更少，表明這可能是它在細胞中的主要功能。
之後，該團隊與(yu) 南加利福尼亞(ya) 大學研究人員合作，使用X射線晶體(ti) 學定義(yi) 了聚合酶θ的結構，並發現這種分子能夠改變形狀，以適應更大的RNA分子，這一特性在聚合酶中是獨一無二的。
“我們(men) 的研究表明，聚合酶θ的主要功能是充當逆轉錄酶。”Pomerantz說，“在健康細胞中，它可能被用於(yu) RNA介導的DNA修複。在不健康的細胞中，如癌細胞，聚合酶θ被高度表達，促進了癌細胞生長和耐藥性。進一步了解聚合酶θ在RNA上的活性如何推動DNA修複和癌細胞增殖，令人興(xing) 奮。”（唐一塵）
相關(guan) 論文信息：
https://doi.org/10.1126/sciadv.abf1771
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