网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

改写教科书!人类细胞可将RNA序列写入DNA,中心法则遭挑战!

0
分享至


撰文 | 王聪

现代生命科学的基本定律“中心法则”,指明了遗传信息的流动方向,除了极少数的逆转录病毒外,遗传信息从 DNA 到 RNA ,RNA 再到蛋白质。负责这种遗传信息单向流动的 DNA 聚合酶无法将 RNA 逆向写回 DNA ,然而,一项最新研究首次发现了人类 DNA 聚合酶将 RNA 逆向写回 DNA 的证据,这无疑是对中心法则的颠覆。

1953年4月25日,詹姆斯·沃森(James Watson)和弗朗西斯·克里克(Francis Crick)等人揭开了DNA 双螺旋结构,开启了分子遗传学时代。


1958年,DNA双螺旋结构的发现者之一弗朗西斯·克里克最早提出了中心法则,如今,中心法则已经成为生命科学最重要、最基本的规律。

中心法则指明了遗传信息的流动方向:DNA→DNA(DNA的自我复制),DNA→RNA(转录),RNA→蛋白质(翻译)。地球上的绝大部分生命都遵循这一规律,而对于RNA病毒,它们一部分存在着RNA→RNA(RNA的自我复制),RNA病毒中的逆转录病毒,则存在着RNA→DNA(逆转录)。


1982年,史坦利·布鲁希纳(Stanley Prusiner)成功分离了导致克雅氏病的病原体,并将其命名为Prion(朊病毒),然而,朊病毒仅由蛋白质构成,不含有任何DNA和RNA,但却能自我复制和传播疾病,这看起来显然不符合中心法则。难道生命科学的理论基石摇摇欲坠了吗?

1991年,发现朊病毒后的第9年,布鲁希纳成功阐明了朊病毒的致病机制。朊病毒实质是一类具有感染性的特殊蛋白,朊病毒(SC型PrP型蛋白)接触到了生物体内正常的C型PrP蛋白,导致C型的变成了SC型,通过蛋白变构来批量复制自己。

所以,朊病毒依然是由基因编码的,并通过改变正常PrP蛋白的构象来实现自我复制和传播疾病。这也意味着现代生命科学的理论基石——中心法则,不需要修正。

中心法则解释了遗传信息从自我复制的 DNA 到 RNA 以及从 RNA 到蛋白质的流动。迄今为止,决定这种遗传信息的单向流动的关键分子机器聚合酶( polymerases)被认为无法将 RNA 编写为 DNA 信息。

然而近日,美国托马斯杰斐逊大学南加州大学的研究人员在国际顶尖学术期刊Science子刊Science Advances上发表了题为:Polθ reverse transcribes RNA and promotes RNA-templated DNA repair 的研究论文。

该研究发现,人类的DNA聚合酶 θ(Polθ)能够高效的将 RNA 信息编写为 DNA ,这一发现挑战了生命科学的基本定律——中心法则,这意味着人类细胞中存在着由 Polθ 介导的从 RNA 到 DNA 的遗传信息的逆向流动。

这项研究结果还带了更深远地影响:目前广泛接种的mRNA 疫苗,是否会在 Polθ 的作用下被逆转录为 DNA?


在哺乳动物细胞的 14 种 DNA 聚合酶中,只有 3 种负责完成细胞分裂前的基因组复制工作,其余 11 种聚合酶主要负责检查 DNA 上出现的各种错误,并进行修复。

DNA聚合酶 θ(Polθ)就是负责这种 DNA 修复工作,但是它的工作完成的并不好,在修复时经常导致错误和突变。这让研究人员注意到它与逆转录病毒的逆转录酶的相似之处。

逆转录病毒HIV逆转录酶,可以像 Polθ 一样作为 DNA 聚合酶,但它也可以结合 RNA 并将其变回 DNA 链中,也就是逆转录病毒中的逆转录过程。

由于 Polθ 极易出错且混杂,并且包含一个非活跃的校对域,因此研究团队决定检测其是否具有从 RNA 模板合成 DNA 的能力。

实验结果表明,Polθ可以将 RNA 信息转化为 DNA。它在从 RNA 合成 DNA 方面可以与 HIV 病毒的逆转录酶相媲美,在复制 DNA 方面则超过逆转录酶。


研究团队证实,Polθ 在使用 RNA 模板编写 DNA 信息时比复制 DNA 时更有效和准确,这表明前者可能才是其主要的细胞功能

接下来,该研究的通讯作者Richard Pomerantz与南加州大学的陈小江教授合作,利用陈小江实验室的X射线晶体学知识,解析了Polθ的晶体结构。发现 Polθ 类似于逆转录病毒的逆转录酶,经历了重大的结构转变以适应 A 型 DNA/RNA 杂交体,并与模板核糖羟基形成多个氢键。

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,Polθ 能够赋予对癌症疗法的抗性并促进缺乏 DNA 损伤修复途径的异常细胞的存活。

总的来说,这项研究结果表明,DNA聚合酶 θ(Polθ)的主要功能是充当逆转录酶作用,在健康细胞中,Polθ 作为 RNA 介导的 DNA 修复。而在癌细胞中,Polθ 高度表达,并促进并促进癌细胞生长和耐药性

这项研究揭示了DNA聚合酶 θ(Polθ)对 RNA 的活性及其如何促进 DNA 修复和癌细胞增殖,这既挑战了生命科学的基本定律“中心法则”,也提示了 Polθ 是一个有希望的抗癌药物靶点

此外,既然DNA聚合酶 θ(Polθ)能够以 RNA 为模板编写 DNA 信息,那么现在广泛接种的mRNA 疫苗,是否会带来目前未知的深远影响?


论文链接:

https://advances.sciencemag.org/content/7/24/eabf1771

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
美女穿紧身裙的样子太霸道,都原形毕露了,好尴尬!哈哈哈哈

美女穿紧身裙的样子太霸道,都原形毕露了,好尴尬!哈哈哈哈

兰妮搞笑分享
2024-02-29 07:10:03
申花新赛季幸好没引进他!如今来国安一球未进,彻底砸手里了

申花新赛季幸好没引进他!如今来国安一球未进,彻底砸手里了

罗掌柜体育
2024-03-19 15:09:39
人啊一辈子如果有这么多存款多好啊

人啊一辈子如果有这么多存款多好啊

开心体育站
2024-03-19 15:04:10
国运来了挡都挡不住?俄乌战争最起码给中国又争取了五年时间

国运来了挡都挡不住?俄乌战争最起码给中国又争取了五年时间

曾经年少
2024-03-05 11:38:53
谁也跑不了!央媒发声,学校受牵连,校长说谎,凶手父母跑了

谁也跑不了!央媒发声,学校受牵连,校长说谎,凶手父母跑了

今日搞笑分享
2024-03-19 17:47:20
破案了,邯郸初一学生被杀案,原来早有预谋,家长们一定要注意

破案了,邯郸初一学生被杀案,原来早有预谋,家长们一定要注意

手工制作阿歼
2024-03-19 11:47:02
湖人第5次超勇士,这一超就是永远!有望46胜36负,勇士最多45胜

湖人第5次超勇士,这一超就是永远!有望46胜36负,勇士最多45胜

嘴炮体坛
2024-03-19 13:10:48
凯特王妃复出!全新造型惊艳登场,网友惊叹:难以相信是同一人!

凯特王妃复出!全新造型惊艳登场,网友惊叹:难以相信是同一人!

双色球的方向舵
2024-03-19 15:11:32
揭秘:斯诺登在港澳潜逃时发生枪战,我军出动击毙多人,细节曝光

揭秘:斯诺登在港澳潜逃时发生枪战,我军出动击毙多人,细节曝光

叶天辰故事会
2024-03-13 11:25:14
闹大了!在美中国留学生开保时捷弹射:女生腰断了,两人在抢救

闹大了!在美中国留学生开保时捷弹射:女生腰断了,两人在抢救

影视解说阿相
2024-03-18 21:32:18
被开除党籍并降级5年后,王尔彬再被查!“女企业家讨要工程款”所涉项目即在其任上

被开除党籍并降级5年后,王尔彬再被查!“女企业家讨要工程款”所涉项目即在其任上

每日经济新闻
2024-03-19 17:42:08
浙江省委常委、政法委书记王成国,多了新身份

浙江省委常委、政法委书记王成国,多了新身份

政知新媒体
2024-03-18 21:56:10
开始秋后算账了!

开始秋后算账了!

假装是天堂
2024-03-19 16:17:11
有这样的面相特征的人,不要找来做保姆

有这样的面相特征的人,不要找来做保姆

户外阿崭
2024-03-19 09:14:46
贴膜店回应给理想MEGA贴和谐号车膜:车主觉得好玩

贴膜店回应给理想MEGA贴和谐号车膜:车主觉得好玩

智车情报局
2024-03-19 11:01:45
马思纯新中式 漂亮小马 网友辣评:她看起来好矛盾 假松弛真做作

马思纯新中式 漂亮小马 网友辣评:她看起来好矛盾 假松弛真做作

娱乐圈酸柠檬
2024-03-19 12:47:34
车晓已经很漂亮了,可站在许晴旁就黯然失色,尽管老了但气质依旧

车晓已经很漂亮了,可站在许晴旁就黯然失色,尽管老了但气质依旧

妖妖浅谈
2024-03-19 14:03:42
35岁男子,工地与52岁大妈合住一间房,房内只用一张布帘隔开

35岁男子,工地与52岁大妈合住一间房,房内只用一张布帘隔开

小李子体育
2024-03-19 15:10:53
《新九品芝麻官》首日票房仅千元 新旧版对比

《新九品芝麻官》首日票房仅千元 新旧版对比

3DMGAME官方号
2024-03-18 20:57:51
曝华为与微信谈判陷入僵局,系统特权成焦点,你站哪边?

曝华为与微信谈判陷入僵局,系统特权成焦点,你站哪边?

爆角追踪
2024-03-18 12:08:03
2024-03-19 19:36:49
生物世界
生物世界
最前沿、最有趣的生命科学研究
5694文章数 144007关注度
往期回顾 全部

科技要闻

1块顶上代5块!英伟达新王牌让世界用上AI?

头条要闻

官员降级5年后被查 "女企业家讨工程款"项目在其任上

头条要闻

官员降级5年后被查 "女企业家讨工程款"项目在其任上

体育要闻

温水煮青蛙,最后发现自己才是那只蛙

娱乐要闻

李惠利发声道歉!柳俊烈劈腿确凿

财经要闻

"围猎"三丰智能:合作方可能无实际业务?

汽车要闻

新能源车自燃率更低?院士9个数据错8个

态度原创

亲子
旅游
本地
家居
艺术

亲子要闻

宝宝:这是在干嘛呀?

旅游要闻

天水首条麻辣烫一条街火爆开街

本地新闻

我和我的家乡|廊坊人有自己的日常vlog

家居要闻

灵动笔触,凝固慢煮时光

艺术要闻

附身重拾对自然与细微之处的感知 长征空间「植物远征」正在呈现

无障碍浏览 进入关怀版