新发现表明人类细胞可将RNA序列写回DNA

新发现表明人类细胞可将RNA序列写回DNA
2021年06月14日 10:22 cnBeta

原标题:新发现表明人类细胞可将RNA序列写回DNA 来源:cnBeta.COM

据外媒报道,细胞中含有一种机制,它能将DNA复制成一组新的DNA然后再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,来自托马斯杰斐逊大学的研究人员提供了证明RNA片段可以被写回DNA的首个证据,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。

托马斯杰斐逊大学生物化学和分子生物学副教授Richard Pomerantz博士指出:“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。”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《Science Advances》上。

据悉,Pomerantz的团队首先研究了一种非常不寻常的聚合酶,即聚合酶θ。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”特性是它跟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 θ一样,HIV逆转录酶作为DNA聚合酶,与此同时也可以结合RNA并将RNA读回DNA链。

在一系列实验中,研究人员测试了聚合酶θ跟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θ能将RNA信息转化为DNA,这一点跟HIV逆转录酶一样好,并且它实际上比DNA复制到DNA还要做得更好。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。

该团队跟南加州大学的Xiaojiang S. Chen博士的实验室合作,他们使用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从而适应更大的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博士说道,“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修复和癌细胞增殖将是一件令人兴奋的事情。”

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