Faculty版 - 清华大学发表合成生物学重要成果：迈出构造镜像生命体征途的关 |
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发帖数: 1054 | 1 其实这个研究挺有意思的。来一个简易的方法，把培养菌种或者细胞的培养液里的氨基
酸都换成手性对应体，看看细胞能否存活，能否合成对映体蛋白，功能咋样？
做着玩挺不错。我木有钱，玩不起。
【
以下文字转载自 Biology 讨论区 】
发信人: jllh (Seaman), 信区: Biology
标 题: 清华大学发表合成生物学重要成果：迈出构造镜像生命体征途的关键一步
发信站: BBS 未名空间站 (Tue May 17 09:18:25 2016, 美东)
清华大学发表合成生物学重要成果：迈出构造镜像生命体征途的关键一步
赛先生2016-05-17 12:42:53阅读(1472) 评论(0)
细胞内的DNA螺旋就像右旋的螺丝钉（底部）；而复制左旋的DNA（顶部）则需要天
然DNA聚合酶的镜像聚合酶。
作者Mark Peplow
编译李娟
北京时间5月17日凌晨，Nature Chemistry 杂志在线发表了清华大学朱听团队的最
新合成生物学研究成果。他的团队构造出了某一蛋白的镜像版本，该蛋白在两个最基本
的生命学过程里行使重要功能：参与复制DNA，并将其转录成RNA。
朱听博士阶段的导师、2009年诺贝尔生理学或医学奖得主、哈佛医学院的分子生物
学家Jack Szostak说，这项工作代表着科学家在制作镜像生命形式的路上迈出了“一小
步”。他哈佛的同事George Church认为这项研究成果是了不起的里程碑，他希望有一
天能构建出完整的镜像细胞。
许多有机分子是“有手性”的，它们以不可重叠的镜像形式存在，就像左右手的手
套那样。但生命却几乎总是使用其中的一个形式，比如细胞利用的是左旋的氨基酸，
DNA扭转成的则是如右旋螺丝钉样的结构。
原则上来说，这些分子的镜面版本（looking-glass versions）应以同样的方式与
其普通版本一起工作，但它们或可以抵抗那些在镜像世界里还未进化成熟的常规病毒或
酶的攻击。
这使镜像生物化学的研究变得有利可图，抱有该希望的公司之一是位于柏林的
Noxxon医药公司。它使用繁琐的化学合成方法去制备短链DNA或RNA的镜像形式，使其结
合到体内蛋白质的治疗靶点上以阻断其活性，这类镜像形式被称为“核酸适配体”（
aptamers）。该公司目前已有多个镜像适配体候选物，应用在包括癌症在内的人体疾病
临床试验中。镜像适配体不会被体内的酶降解，其功效也可得以加强。Noxxon制药公司
的首席科学官Sven Klussmann说，复制镜像DNA的方法为制备镜像适配体提供了一个更
容易的途径。
数十年以来研究人员已制备出大量的镜像DNA，所以清华大学的团队可以从化学品
供应商那里得到他们所需要的足够多的镜像DNA，并用于他们镜面DNA复制的研究。这类
商品例如，目的镜像DNA的一条链、镜像DNA结构单元，和可按正确顺序延伸这些结构单
元的较短的镜像“引物”链。
但比较困难的工作是制备与镜像DNA复制过程相配合的镜像酶，即DNA聚合酶，它可
能需要使用右旋氨基酸合成得到，但常用的聚合酶有600多个氨基酸，对当前的合成技
术来说，该蛋白质太大了。
所以，清华大学的研究团队转向使用已知的最小的聚合酶：只有174个氨基酸的非
洲猪瘟病毒聚合酶X。“可能正因为该聚合酶小，它复制DNA的速度也特别的慢。”朱听
说，他领导的团队制备出了该DNA聚合酶的镜像版本，发现像它的天然版本那样，在大
约四个小时的时间里，它能将12个核苷酸（DNA结构单元）大小的镜像引物延伸成18个
核苷酸的镜像DNA链，并在36小时内将其延伸成56个核苷酸的DNA链。
在同一试管内，把该系统的普通版本和镜像版本混合在一起时，两个版本的DNA复
制过程可以互不干扰地独立进行。该镜像聚合酶也可以将镜像DNA转录为镜像RNA，其转
录速度同样非常缓慢。
Klussmann表示Noxxon医药公司对使用更高效的酶完成类似的目的非常感兴趣。事
实上，接下来朱听和他的同事们希望构建出Dpo4聚合酶的镜像结构。该聚合酶由352个
氨基酸组成，其DNA复制效率更高。
此外，清华大学的研究人员在他们的论文中试图去探索为什么生命存在“手性”这
回事。这依旧是个神秘的领域：它可能仅仅是偶然，也可能是由自然界中广泛存在的根
本的不对称性所引发。
佛罗里达州应用分子进化基金会的Steven Benner表示，构建生化生命的镜像形式
很难对阐明这个问题有所帮助。几乎所有物理过程如果在镜子中观察都是相同的，目前
已知的只有一个例外，即亚原子物理领域的“宇称不守恒”（parity violation），而
这种微小的差异绝不会在这些生化实验中呈现出来。（构建不被天然酶或病毒降解的
DNA，Benner也很感兴趣，但他并未使用镜像DNA，他构造的是一种非天然结构单元的人
造DNA）。
George Church的构造镜像细胞的终极目标面临着巨大的挑战。自然界中，RNA由核
糖体翻译成蛋白质，而核糖体是一类非常复杂的分子机器。朱听说：“再造核糖体的镜
像结构将是一项艰巨的任务。” George Church正试着制备正常核糖体的突变体，使它
能够与镜像RNA作用并最终将其翻译成蛋白质。
George Church表示，没有人能知道到底哪种方法能达成目标。但越来越多的研究
人员开始从事生化过程的镜面版本的研究。“以前很长一段时间这个领域无人问津，但
现在看来已发展的活力十足。”
原文链接
1.http://www.nature.com/news/mirror-image-enzyme-copies-looking-glass-dna-1.19918
2.http://www.nature.com/nchem/journal/vaop/ncurrent/full/nchem.2517.html#affil-auth
延伸阅读① “用生命创造生命”的一小步：一个名叫辛西娅的人造细胞
② 什么是对称？
③ 对称与守恒：一位数学才女的洞察
④ 数学史上最重要的女性：埃米·诺特
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不懂
【在 b*********1 的大作中提到】
: 其实这个研究挺有意思的。来一个简易的方法，把培养菌种或者细胞的培养液里的氨基
: 酸都换成手性对应体，看看细胞能否存活，能否合成对映体蛋白，功能咋样？
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: 赛先生2016-05-17 12:42:53阅读(1472) 评论(0)
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