首個能合成長鏈RNA的人工合成酶
日期：2011-04-26 08:29:13
來自英國劍橋醫學研究學會（Medical Research Council，MRC）分子生物學實驗室的研究人員設計了一種RNA合成酶，這種酶能組裝合成多達約95個核苷酸長度的RNA，這對于揭開RNA世界的奧秘具有重要意義。這一研究成果公布在Science雜志上。
有關于生命起源的問題，DNA，RNA和蛋白質的關系就象連環套，誰先誰后就如同先有雞還是先有蛋一樣難以捉摸。近年來經過科學家的不斷努力，終于發現RNA可以自我復制，因此而產生“RNA世界”假說。20世紀80年代，科學家就已經設法在生物體內合成RNA，使得這一假說開始有了真實性。這一假說認為在40億年前的太古代，地球上某些地方已經誕生了同RNA自我復制系統——“RNA世界”，之后RNA不但能與無機物合成，而且能與原始地球上出現的蛋白質互相作用，迎來它們的共生時代——“RNA一蛋白質世界”，逐漸形成原始生命。接著以RNA為模板合成DNA和蛋白質，RNA又將大多數催化功能交給具有更高活性的蛋白質，將遺傳物質傳遞功能交給了在化學性上更穩定的DNA。久而久之終于變成了現在的生物世界，也就是“DNA世界”。
根據“RNA世界”假說，在基于DNA的生命出現之前，RNA可能曾經在生物學的過程中扮演過主要的遺傳和催化作用的角色。一種本身為RNA多聚酶的核酶（它可以復制并轉錄原始的RNA基因組）是這一假說的關鍵。以往的研究產生了R18 RNA多聚酶這種核酶，它有著有限的多聚酶活性，并能合成至多14個核苷酸的RNA。
在這篇文章中，研究人員以這種R18核酶為基礎，設計了一種能組裝合成多達約95個核苷酸長度的RNA合成酶，這種新的酶還能夠合成比母體R18核酶更為廣譜的RNA序列，其中包括一個具有酶活性的RNA。同期Science雜志上，Micahel Yarus對以”Climbing in 190 Dimensions“點評了研發出這種酶的方法。
另外有關核酶的研究其實也不少，近期美國西北大學的就利用X射線，成功地在原子水平上觀察到RNA如何相互作用并生成蛋白結晶，這一成果公布在Nature雜志上。
通過這項研究，研究人員得到了RNase P是如何識別、結合以及剪切tRNA的詳細過程。RNase P通過構型互補與堿基配對等相互作用，完成大部分的tRNA識別過程，RNase P中的蛋白對識別tRNA起到輔助作用。之后，RNase P靠近tRNA，在金屬離子協助下，切斷其一個化學鍵，使tRNA斷成較小RNA分子，以滿足細胞活動所需。
原文摘要：
Ribozyme-Catalyzed Transcription of an Active Ribozyme
A critical event in the origin of life is thought to have been the emergence of an RNA molecule capable of replicating a primordial RNA “genome.” Here we describe the evolution and engineering of an RNA polymerase ribozyme capable of synthesizing RNAs of up to 95 nucleotides in length. To overcome its sequence dependence, we recombined traits evolved separately in different ribozyme lineages. This yielded a more general polymerase ribozyme that was able to synthesize a wider spectrum of RNA sequences, as we demonstrate by the accurate synthesis of an enzymatically active RNA, a hammerhead endonuclease ribozyme. This recapitulates a central aspect of an RNA-based genetic system: the RNA-catalyzed synthesis of an active ribozyme from an RNA template.
有關于生命起源的問題，DNA，RNA和蛋白質的關系就象連環套，誰先誰后就如同先有雞還是先有蛋一樣難以捉摸。近年來經過科學家的不斷努力，終于發現RNA可以自我復制，因此而產生“RNA世界”假說。20世紀80年代，科學家就已經設法在生物體內合成RNA，使得這一假說開始有了真實性。這一假說認為在40億年前的太古代，地球上某些地方已經誕生了同RNA自我復制系統——“RNA世界”，之后RNA不但能與無機物合成，而且能與原始地球上出現的蛋白質互相作用，迎來它們的共生時代——“RNA一蛋白質世界”，逐漸形成原始生命。接著以RNA為模板合成DNA和蛋白質，RNA又將大多數催化功能交給具有更高活性的蛋白質，將遺傳物質傳遞功能交給了在化學性上更穩定的DNA。久而久之終于變成了現在的生物世界，也就是“DNA世界”。
根據“RNA世界”假說，在基于DNA的生命出現之前，RNA可能曾經在生物學的過程中扮演過主要的遺傳和催化作用的角色。一種本身為RNA多聚酶的核酶（它可以復制并轉錄原始的RNA基因組）是這一假說的關鍵。以往的研究產生了R18 RNA多聚酶這種核酶，它有著有限的多聚酶活性，并能合成至多14個核苷酸的RNA。
在這篇文章中，研究人員以這種R18核酶為基礎，設計了一種能組裝合成多達約95個核苷酸長度的RNA合成酶，這種新的酶還能夠合成比母體R18核酶更為廣譜的RNA序列，其中包括一個具有酶活性的RNA。同期Science雜志上，Micahel Yarus對以”Climbing in 190 Dimensions“點評了研發出這種酶的方法。
另外有關核酶的研究其實也不少，近期美國西北大學的就利用X射線，成功地在原子水平上觀察到RNA如何相互作用并生成蛋白結晶，這一成果公布在Nature雜志上。
通過這項研究，研究人員得到了RNase P是如何識別、結合以及剪切tRNA的詳細過程。RNase P通過構型互補與堿基配對等相互作用，完成大部分的tRNA識別過程，RNase P中的蛋白對識別tRNA起到輔助作用。之后，RNase P靠近tRNA，在金屬離子協助下，切斷其一個化學鍵，使tRNA斷成較小RNA分子，以滿足細胞活動所需。
原文摘要：
Ribozyme-Catalyzed Transcription of an Active Ribozyme
A critical event in the origin of life is thought to have been the emergence of an RNA molecule capable of replicating a primordial RNA “genome.” Here we describe the evolution and engineering of an RNA polymerase ribozyme capable of synthesizing RNAs of up to 95 nucleotides in length. To overcome its sequence dependence, we recombined traits evolved separately in different ribozyme lineages. This yielded a more general polymerase ribozyme that was able to synthesize a wider spectrum of RNA sequences, as we demonstrate by the accurate synthesis of an enzymatically active RNA, a hammerhead endonuclease ribozyme. This recapitulates a central aspect of an RNA-based genetic system: the RNA-catalyzed synthesis of an active ribozyme from an RNA template.
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