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研究发现天然酶能读取和复制八字母DNA字母表

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超越四种天然字母

所有已知生命都用四个字母存储遗传密码:A、T、C和G。加州大学圣地亚哥分校的研究人员现已证明,生物学中最关键的酶之一能够准确读取和复制包含八个字母的字母表,其中四个在自然界中不存在。

酶如何应对新字母

研究团队研究了大肠杆菌中的RNA聚合酶,即负责将DNA转录为RNA的酶。在《自然通讯》描述的实验中,该酶识别并转录了含有两对合成碱基对(P:Z和S:B)以及四个天然碱基对的DNA。合成字母通过替代性氢键模式嵌入双螺旋,同时保持与天然DNA相同的整体形状。

八字母编码的潜力

研究团队利用结构成像捕捉了酶工作时的详细视图。图像显示,RNA聚合酶识别合成字母时使用的生化与结构信号与识别天然碱基对相同,这有助于解释为何它能准确复制扩展字母表。在《美国国家科学院院刊》发表的相关研究中,同一团队报告该酶也能处理完全缺乏氢键的合成碱基对。这一发现支持了合成生物学的长期目标:扩展DNA语言,使细胞能携带自然界从未写下的信息。科学家表示,此类系统未来可能产生新的诊断工具、疗法和工程化生物机器,并可能使DNA存储数据量远超四字母系统。团队表示,下一步是研究完整的八字母系统能否支持蛋白质和正常细胞功能,而不仅仅是复制。

来源: UC San Diego