研究人员发现，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，这一发现挑战了生物学中长期以来的教条。天富登录网址

 

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。这类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库复制的笔记，因此它们可以被更有效地解读为蛋白质。但是聚合酶被认为只在DNA到DNA或RNA的一个方向上起作用。这可以防止RNA信息被重写回基因组DNA的主配方书中。现在，托马斯·杰斐逊大学的研究人员提供了第一个证据，证明RNA片段可以被写回DNA，这可能挑战生物学的核心教条，并可能对生物学的许多领域产生广泛影响。

 

托马斯杰弗逊大学生物化学和分子生物学副教授Richard Pomerantz博士说:“这项工作为许多其他研究打开了大门，这些研究将帮助我们理解在我们自己的细胞中有一种将RNA信息转化为DNA的机制的重要性。”“人类聚合酶可以高效完成这一任务，这一事实提出了许多问题。”例如，这一发现表明，RNA信息可以用作修复或重写基因组DNA的模板。

 

这项研究发表在2021年6月11日的《科学进展》杂志上。

 

与第一作者古鲁尚卡尔·钱德拉穆利(Gurushankar Chandramouly)和其他合作者一起，波莫兰兹的团队首先研究了一种非常不寻常的聚合酶，即聚合酶theta。在哺乳动物细胞中的14种DNA聚合酶中，只有3种酶承担了复制整个基因组为细胞分裂做准备的大部分工作。剩下的11个主要参与检测和修复DNA链的断裂或错误。聚合酶可以修复DNA，但非常容易出错，会产生许多错误或突变。因此，研究人员注意到，聚合酶的一些“坏”特性是它与另一种细胞机器共享的，尽管在病毒中更常见的是逆转录酶。和Pol theta一样，HIV逆转录酶作为DNA聚合酶，但也可以结合RNA并将RNA读回DNA链。天富登录网址

 

在一系列优雅的实验中，研究人员测试了聚合酶θ与来自艾滋病病毒的逆转录酶之间的关系，这是同类研究中研究得最好的之一。他们证明了聚合酶theta能够将RNA信息转化为DNA，这一点和HIV逆转录酶一样好，而且它实际上比DNA复制到DNA做得更好。聚合酶θ在使用RNA模板编写新的DNA信息时，比在DNA中复制DNA时更高效，引入的错误更少，这表明这种功能可能是它在细胞中的主要目的。

 

该团队与南加州大学的Xiaojiang S. Chen博士的实验室合作，使用x射线晶体学来定义这种分子的结构，并发现这种分子能够改变形状，以适应更大的RNA分子——这在聚合酶中是独一无二的。

 

“我们的研究表明，聚合酶的主要功能是充当逆转录酶，”Pomerantz博士说。“在健康细胞中，这种分子的目的可能是用于rna介导的DNA修复。在不健康的细胞中，如癌细胞，聚合酶高度表达，促进癌细胞生长和耐药性。进一步了解聚合酶在RNA上的活性如何有助于DNA修复和癌细胞增殖，这将是令人兴奋的。”

 

 

本研究由NIH资助1R01GM130889-01、1R01GM137124-01、R01CA197506、R01CA240392。这项研究也得到了塔癌症研究基金会的部分资助。作者报告没有利益冲突。