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一種改進的聚合酶核酶可復制和擴增RNA-齊一生物
點擊次數：162 發布時間：2016/8/17
齊一生物（www.qiyibio.com）為您掌握生物技術*新動態。
RNA自我復制是RNA世界假說的一個關鍵部分，但是在實驗室中產生能夠合成、復制和擴增功能性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－－-短的簡單的富含嘧啶堿基的RNA序列－－-上，工作效率并不高效。在一項新的研究中，來自美國斯克里普斯研究所的研究人員報道他們利用體外進化產生一種改進的聚合酶核酶，這種聚合酶核酶能夠合成多種功能性的結構化RNA和擴增短的RNA模板。相關研究結果于2016年8月15日在線發表在PNAS期刊上，論文標題為“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始開展研究。他們隨后在它的整個序列上引入隨機突變，從而產生100萬億個變異體。Joyce和Horning隨后通過讓這些核酶變異體啟動合成RNA適配體（RNA aptamer）－－-結合到維生素B12的人工合成形式或GTP上的分子－－-來給這個變異體群體施加壓力。在每輪篩選時，研究人員選擇產生功能性產物、正確長度的產物或者正常長度的功能性產物的核酶變異體。
研究人員通過讓這些核酶變異體在更少的時間內合成更長的RNA分子來增加隨后篩選的嚴謹性。到第24輪時，這個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。
研究人員從這個群體中分離出一種被稱作24-3的核酶變異體，它擁有17個突變。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揮功能。它能夠復制多種具有復雜二級結構的功能性RNA，包括適配體、其他的核酶和酵母tRNA。他們證實24-3也能夠在PCR（聚合酶鏈式反應）技術的僅以RNA為模板的版本中呈指數級地擴增短的RNA模板。
來自英國醫學研究理事會分子生物學實驗室的Philipp Holliger（未參與這項研究）在發給《科學家》雜志的電子郵件中寫道，“它真地是非常不錯的研究，是實現RNA自我復制目標上的一項重大進展。”
然而，這種24-3聚合酶核酶不能夠自我復制。盡管酵母tRNA是高度結構化的，而且也比早前的聚合酶核酶合成的產物大一些，但是這種24-3核酶要比酵母tRNA大3倍，甚至含有更加復雜的結構元件。
