科学家设计出首个长链RNA人工合成酶

上一篇 / 下一篇  2011-04-27 13:57:06 / 个人分类:科学探索

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  来自英国剑桥医学研究学会(Medical Research Council,MRC)分子生物学实验室研究人员设计了一种RNA合成酶,这种酶能组装合成多达约95个核苷酸长度的RNA,这对于揭开RNA世界的奥秘具有重要意义。这一研究成果公布在《科学》(Science)杂志上。

  关于生命起源的问题,DNA,RNA和蛋白质的关系就象连环套,谁先谁后就如同先有鸡还是先有蛋一样难以捉摸。近年来经过科学家的不断努力,终于发现RNA可以自我复制,因此而产生“RNA世界”假说。20世纪80年代,科学家就已经设法在生物体内合成RNA,使得这一假说开始有了真实性。这一假说认为在40亿年前的太古代,地球上某些地方已经诞生了RNA自我复制系统——“RNA世界”,之后RNA不但能与无机物合成,而且能与原始地球上出现的蛋白质互相作用,迎来它们的共生时代——“RNA一蛋白质世界”,逐渐形成原始生命。接着以 RNA为模板合成DNA和蛋白质,RNA又将大多数催化功能交给具有更高活性的蛋白质,将遗传物质传递功能交给了在化学性上更稳定的DNA。久而久之终于变成了现在的生物世界,也就是“DNA世界”。

  根据“RNA世界”假说,在基于DNA的生命出现之前,RNA可能曾经在生物学的过程中扮演过主要的遗传和催化作用的角色。一种本身为RNA多聚酶的核酶(它可以复制并转录原始的RNA基因组)是这一假说的关键。以往的研究产生了R18 RNA多聚酶,它有着有限的多聚酶活性,并能合成至多14个核苷酸的RNA。

  在这篇文章中,研究人员以这种R18核酶为基础,设计了一种能组装合成多达约95个核苷酸长度的RNA合成酶,这种新的酶还能够合成比母体R18核酶更为广谱的RNA序列,其中包括一个具有酶活性的RNA。同期《科学》杂志上,Micahel Yarus以“Climbing in 190 Dimensions”点评了研发出这种酶的方法。

  另外有关核酶的研究也不少,近期美国西北大学的就利用X射线,成功地在原子水平上观察到RNA如何相互作用并生成蛋白结晶,这一成果公布在《自然》杂志上。

  通过这项研究,研究人员得到了RNase P是如何识别、结合以及剪切tRNA的详细过程。RNase P通过构型互补与碱基配对等相互作用,完成大部分的tRNA识别过程,RNase P中的蛋白对识别tRNA起到辅助作用。之后,RNase P靠近tRNA,在金属离子协助下,切断其一个化学键,使tRNA断成较小RNA分子,以满足细胞活动所需。


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