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一種改進(jìn)的聚合酶核酶可復(fù)制和擴(kuò)增RNA-齊一生物
點(diǎn)擊次數(shù)：161 發(fā)布時(shí)間：2016/8/17
齊一生物（www.qiyibio.com）為您掌握生物技術(shù)*新動(dòng)態(tài)。
RNA自我復(fù)制是RNA世界假說(shuō)的一個(gè)關(guān)鍵部分，但是在實(shí)驗(yàn)室中產(chǎn)生能夠合成、復(fù)制和擴(kuò)增功能性RNA分子的核酶（ribozyme）一直是比較困難的。在此之前，*為成功的I類RNA聚合酶核酶變異體即便在它們偏好的模板－－-短的簡(jiǎn)單的富含嘧啶堿基的RNA序列－－-上，工作效率并不高效。在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)斯克里普斯研究所的研究人員報(bào)道他們利用體外進(jìn)化產(chǎn)生一種改進(jìn)的聚合酶核酶，這種聚合酶核酶能夠合成多種功能性的結(jié)構(gòu)化RNA和擴(kuò)增短的RNA模板。相關(guān)研究結(jié)果于2016年8月15日在線發(fā)表在PNAS期刊上，論文標(biāo)題為“Amplification of RNA by an RNA polymerase ribozyme”。
論文作者Gerald Joyce和David Horning利用I類RNA聚合酶核酶的一種變異體開(kāi)始開(kāi)展研究。他們隨后在它的整個(gè)序列上引入隨機(jī)突變，從而產(chǎn)生100萬(wàn)億個(gè)變異體。Joyce和Horning隨后通過(guò)讓這些核酶變異體啟動(dòng)合成RNA適配體（RNA aptamer）－－-結(jié)合到維生素B12的人工合成形式或GTP上的分子－－-來(lái)給這個(gè)變異體群體施加壓力。在每輪篩選時(shí)，研究人員選擇產(chǎn)生功能性產(chǎn)物、正確長(zhǎng)度的產(chǎn)物或者正常長(zhǎng)度的功能性產(chǎn)物的核酶變異體。
研究人員通過(guò)讓這些核酶變異體在更少的時(shí)間內(nèi)合成更長(zhǎng)的RNA分子來(lái)增加隨后篩選的嚴(yán)謹(jǐn)性。到第24輪時(shí)，這個(gè)核酶變異體群體能夠合成出富含嘌呤堿基的功能性RNA序列。
研究人員從這個(gè)群體中分離出一種被稱作24-3的核酶變異體，它擁有17個(gè)突變。這種24-3聚合酶核酶使用了所有的四種堿基，能夠比初始的聚合酶核酶更快地發(fā)揮功能。它能夠復(fù)制多種具有復(fù)雜二級(jí)結(jié)構(gòu)的功能性RNA，包括適配體、其他的核酶和酵母tRNA。他們證實(shí)24-3也能夠在PCR（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）技術(shù)的僅以RNA為模板的版本中呈指數(shù)級(jí)地?cái)U(kuò)增短的RNA模板。
來(lái)自英國(guó)醫(yī)學(xué)研究理事會(huì)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的Philipp Holliger（未參與這項(xiàng)研究）在發(fā)給《科學(xué)家》雜志的電子郵件中寫道，“它真地是非常不錯(cuò)的研究，是實(shí)現(xiàn)RNA自我復(fù)制目標(biāo)上的一項(xiàng)重大進(jìn)展。”
然而，這種24-3聚合酶核酶不能夠自我復(fù)制。盡管酵母tRNA是高度結(jié)構(gòu)化的，而且也比早前的聚合酶核酶合成的產(chǎn)物大一些，但是這種24-3核酶要比酵母tRNA大3倍，甚至含有更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)元件。
