首个证据！人类细胞可将RNA序列写入DNA，传统“中心法则”遭挑战

细胞含有一种机制，它可以将DNA复制成一组新的DNA，然后进入一个新形成的细胞。但是根据传统的分子生物学的“中心法则”，聚合酶被认为只在DNA到DNA/RNA的一个方向上起作用，也就是说RNA序列不能被重写回基因组DNA。

而最近，托马斯·杰斐逊大学的研究人员提供了第一个证据，证明哺乳动物的RNA片段可以被写回DNA，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。

这项研究发表在6月11日的《科学进展》（Science Advances）杂志上。这一发现表明，人类的DNA聚合酶θ（Polθ）能够高效地将RNA信息编写为DNA。

波莫兰兹的团队首先研究了一种非常不寻常的聚合酶，即聚合酶θ（Polθ）。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。基于此，研究人员注意到，聚合酶θ（Polθ）的一些“坏”特性，是它与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。

和聚合酶θ一样，HIV逆转录酶作为DNA聚合酶，但也可以结合RNA并将RNA读回DNA链。值得一提的是，Polθ仅在少数组织类型中表达，但其在许多癌细胞中高度表达，且Polθ的存在对应于较差的临床结局。

在一系列实验中，研究人员测试了聚合酶θ与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能够将RNA信息转化为DNA，这一点和HIV逆转录酶一样好，而且它实际上比DNA复制到DNA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功能和目的。

该团队与南加州大学的Xiaojiang S. Chen博士的实验室合作，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，以适应更大的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θ的主要功能是充当逆转录酶，”Pomerantz博士说。“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，这将是令人兴奋的。”

译/前瞻经济学人APP资讯组

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