挑战生物教科书！中心法则将被改写，人类细胞可将RNA序列写入DNA

本文转自公众号：生物探索（biodiscover）

相信学过高中生物的你一定听说过“中心法则”，作为现代生物学中最重要的基本定律之一，中心法则在探索生命现象的本质及普遍规律方面起到了巨大的作用，它曾经历过多次修订，且每一次修订，都在酝酿一个新的诺贝尔奖。

传统认知中，细胞结构生物的遗传信息主要通过DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质，从而完成遗传信息转录和翻译的过程。

然而，托马斯杰斐逊大学的科研人员发表在《Science Advances》杂志的一项最新研究发现，人体内竟然藏着一位逆行者“聚合酶θ（Polθ）”，它能够介导RNA序列写入DNA，这项颠覆性发现可能意味着中心法则又将再一次被改写！

DOI: 10.1126/sciadv.abf1771

那么“聚合酶θ”到底有何不同寻常之处呢？

聚合酶θ（Polθ）类属DNA聚合酶A家族，它在人体内主要承担检测和修复DNA链的断裂或错误的工作，可对DNA损伤进行易位合成（TLS），并在双链断裂修复连接处通过延伸部分碱基配对的3′单链DNA（ssDNA），从而促进双链断裂处的微同源介导的末端连接（MMEJ），但极容易出错，会产生许多错误或突变。

然而，尽管Polθ有着“粗心大意”的毛病，但Polθ的这些“坏特性”却引起了研究人员的注意，人们发现它与逆转录病毒 HIV 的逆转录酶似乎“品性”相似。因此，研究人员猜测Polθ或许也能指导逆转录过程，促进哺乳动物细胞中以RNA为模板的DNA修复。

Polθ 表现出逆转录酶活性

为了进一步验证研究人员的猜想，科研人员开发了一种细胞绿色荧光蛋白 (GFP) 报告基因检测法， 将Polθ与HIV 逆转录酶的功能进行对比。

研究发现，Polθ并不逊色于HIV 逆转录酶，Polθ不仅可以介导RNA 合成 DNA，而且它在使用 RNA 模板编写 DNA 信息时比复制 DNA 时更有效和准确。

Polθ 促进以 RNA 为模板的 DNA 修复

不仅如此，该研究团队还与南加州大学的Xiaojiang S. Chen博士合作，利用X射线晶体学来定义Polθ的分子结构，发现这种分子还可以改变形状，以适应更大的RNA分子，这在聚合酶中是独一无二的。

DNA/RNA 引物模板上 Polθ 的三元结构

值得一提的是，Polθ作为一种独特的多功能DNA聚合酶，研究人员发现它对修复DNA断裂非常重要，特别是在同源重组缺陷（HRD）细胞中，由于HRD是多种重要类型肿瘤的临床重要特征，包括乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌和胰腺癌。

总而言之，该研究挑战了生命科学的基本定律“中心法则”，可能为今后的基因工程、蛋白质工程开发提供新的思路，或成为肿瘤精准医学领域的新星！

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