Science发表诺奖得主新成果
原细胞(protocell)，是指核酸链包裹在膜结构中形成的简单系统。日前，美国麻省总医院MGH的研究团队解决了人造原细胞的一个关键性问题，即RNA复制的化学要求与膜稳定性之间的矛盾，这一重大突破发表在本期的Science杂志上。
“我们首次在脂肪酸囊泡中，实现了不涉及酶的RNA复制，”领导这项研究的MGH教授Jack Szostak说，他曾因发现端粒酶分享了2009年的诺贝尔生理学和医学奖。“在细胞起源研究领域长期存在着一个问题：RNA复制需要镁离子的存在，而高水平的镁离子会破坏简单的脂肪酸膜(最初的细胞很可能由这种膜形成)。现在我们终于找到了解决这个矛盾的办法。”
多年来，Szostak的研究团队致力于细胞起源的研究，试图理解化合物所组成的原始汤(primordial soup)，如何发展成为能复制遗传物质并繁殖的有机体。研究者们利用远古地球环境中可能存在的元素，来构建原细胞模型。他们发现脂肪酸能够在水中自动形成小囊泡，作为容纳遗传学物质(RNA 或DNA)的膜结构。
现代细胞需要复杂的酶来复制核酸，但早期地球上还没有出现这样的酶。为此，Szostak和文章第一作者Katarzyna Adamala博士希望能够在无酶条件下，在脂肪酸囊泡中促使RNA进行自我复制。
RNA的组装需要镁离子，而镁离子能够降解脂肪酸膜，为了解决这一矛盾，研究人员采用了螯合剂，螯合剂是能够与金属离子紧密结合的小分子。他们测试了多种螯合剂保护脂肪酸囊泡的能力，发现柠檬酸盐非常有效。
随后，研究者们将短RNA引物与长RNA模板结合起来，放入脂肪酸囊泡，以测试螯合剂是否允许镁离子催化RNA复制。该RNA模板没有与引物结合的单链部分，存在一个胞嘧啶序列。研究人员向这一系统加入镁离子、螯合剂和活化的鸟嘌呤G(G可以与C配对)。
研究显示，G能够扩散进入囊泡的膜，与模板上的C结合，延伸双链RNA分子。在几种螯合剂中，柠檬酸盐使这一过程进行得最快。研究人员指出，柠檬酸盐只覆盖了镁离子的一面，可以在保护膜结构的同时，允许RNA复制的进行。他们还发现，持续更新活化的鸟嘌呤溶液能够增强RNA复制的效率。
不过，尽管柠檬酸盐适用于在实验室条件构建人造细胞，但早期地球上的柠檬酸盐可能无法达到足够的量。研究人员推测，应该存在某种简单的多肽，能与柠檬酸盐起到同样的作用，现在他们正在寻找这样的多肽。
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