VMB3200A 多功能透反射生物顯微鏡(配備落射照明裝置)

在一項(xiàng)挑戰(zhàn)生物學(xué)中長(zhǎng)期存在的教條的發(fā)現(xiàn)中，研究人員表明，哺乳動(dòng)物細(xì)胞可以將RNA序列轉(zhuǎn)換回DNA，這在病毒中比真核細(xì)胞更常見(jiàn)。

細(xì)胞包含將 DNA 復(fù)制到新組中的機(jī)器，該組進(jìn)入新形成的細(xì)胞。同一類(lèi)機(jī)器，稱(chēng)為聚合酶，也構(gòu)建 RNA 信息，就像從食譜的中央DNA存儲(chǔ)庫(kù)中復(fù)制的注釋一樣，因此可以更有效地將它們讀入蛋白質(zhì)中。但是聚合酶被認(rèn)為只在一個(gè)方向上起作用，從 DNA 到 DNA 或 RNA。這可以防止 RNA 信息被重寫(xiě)回基因組 DNA 的主配方書(shū)中?，F(xiàn)在，托馬斯杰斐遜大學(xué)的研究人員提供了第一個(gè)證據(jù)，證明RNA片段可以寫(xiě)回到 DNA 中，這可能會(huì)挑戰(zhàn)生物學(xué)的中心法則，并可能對(duì)生物學(xué)的許多領(lǐng)域產(chǎn)生廣泛的影響。

托馬斯杰斐遜大學(xué)生物化學(xué)和分子生物學(xué)副教授 Richard Pomerantz 博士說(shuō)：“這項(xiàng)工作為許多其他研究打開(kāi)了大門(mén)，這些研究將幫助我們了解在我們自己的細(xì)胞中建立一種將 RNA 信息轉(zhuǎn)化為DNA的機(jī)制的重要性?！?.?“人類(lèi)聚合酶可以高效地做到這一點(diǎn)的現(xiàn)實(shí)提出了許多問(wèn)題?！?例如，這一發(fā)現(xiàn)表明 RNA 信息可以用作修復(fù)或重寫(xiě)基因組 DNA 的模板。

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該項(xiàng)研究發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。

與第一作者 Gurushankar Chandramouly 和其他合作者一起，Pomerantz 博士的團(tuán)隊(duì)首先研究了一種非常不尋常的聚合酶，稱(chēng)為聚合酶 theta。在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的14種DNA聚合酶中，只有 3 種負(fù)責(zé)復(fù)制整個(gè)基因組以準(zhǔn)備細(xì)胞分裂的大部分工作。剩下的 11 條主要用于在 DNA 鏈出現(xiàn)斷裂或錯(cuò)誤時(shí)進(jìn)行檢測(cè)和修復(fù)。聚合酶theta修復(fù)DNA，但非常容易出錯(cuò)并產(chǎn)生許多錯(cuò)誤或突變。因此，研究人員注意到，聚合酶θ的一些“壞”特性是它與另一臺(tái)細(xì)胞機(jī)器共有的特性，盡管在病毒中更為常見(jiàn)——逆轉(zhuǎn)錄酶。像 Pol theta 一樣，HIV 逆轉(zhuǎn)錄酶充當(dāng) DNA 聚合酶，但也可以結(jié)合RNA并將RNA讀回DNA鏈。

在一系列優(yōu)雅的實(shí)驗(yàn)中，研究人員針對(duì)來(lái)自HIV的逆轉(zhuǎn)錄酶測(cè)試了聚合酶 theta，這是同類(lèi)中研究最好的一種。他們表明，聚合酶theta能夠?qū)NA信息轉(zhuǎn)化為DNA，它的作用與HIV逆轉(zhuǎn)錄酶一樣，而且它實(shí)際上比將DNA復(fù)制到DNA時(shí)做得更好。與將 DNA 復(fù)制到 DNA 中相比，使用 RNA 模板編寫(xiě)新的 DNA 信息時(shí)，聚合酶 theta 效率更高并且引入的錯(cuò)誤更少，這表明該功能可能是其在細(xì)胞中的主要目的。

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該小組與南加州大學(xué)的 Xiaojiang S. Chen 博士的實(shí)驗(yàn)室合作，并使用 X 射線晶體學(xué)來(lái)定義結(jié)構(gòu)，并發(fā)現(xiàn)該分子能夠改變形狀以容納更大的RNA分子——這是聚合酶中獨(dú)一無(wú)二的壯舉。

“我們的研究表明，聚合酶 theta 的主要功能是充當(dāng)逆轉(zhuǎn)錄酶，”P(pán)omerantz 博士說(shuō)。“在健康細(xì)胞中，這種分子的目的可能是針對(duì)RNA介導(dǎo)的DNA修復(fù)。在不健康的細(xì)胞中，例如癌細(xì)胞，聚合酶θ高度表達(dá)并促進(jìn)癌細(xì)胞生長(zhǎng)和耐藥性。進(jìn)一步了解聚合酶 theta 對(duì) RNA 的活性如何促進(jìn)DNA修復(fù)和癌細(xì)胞增殖將是令人興奮的?！?/p>

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