西湖大学朱听课题组历经六年终实现“镜像”T7转录，或可用于诊断治疗等领域

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作者：Jevin

导读：为了合成具有构建镜像生物系统目的的手性倒置核糖体，需要制备千碱基长的镜像核糖体RNA，这些RNA构成了镜像核糖体的结构和催化核心，约占其分子质量的三分之二。大型镜像酶和RNA对于构建镜像生物学和相关应用十分必要，但这些组分的合成仍然面临挑战。

2022年10月27日，清华大学/西湖大学朱听团队在《Science》在线发表了研究论文，该研究用化学方法合成了一个100千尔顿的镜像T7 RNA聚合酶，使酶组装的长镜像基因的全长镜像5S、16S和23S核糖体RNA能够高效、忠实地转录。

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm0646

过往研究回顾

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2021年7月29日，清华大学朱听团队就在《Nature Biotechnology》发表研究论文，该研究化学合成了分子量达90 kDa的大型镜像蛋白质，镜像Pfu DNA聚合酶，利用该高保真镜像聚合酶组装出千碱基长度的长链镜像DNA，并开发了基于镜像DNA的信息存储技术。

2022年6月6日，清华大学朱听团队在《Nature Biotechnology》再次发表了研究论文，该研究开发了一种“镜像选择”方案，用于定向进化和选择具有镜像 DNA 聚合酶的生物稳定 L-DNA 适体。即直接从大型随机 L-DNA 文库中镜像选择生物稳定的 L-DNA 适体极大地扩展了可以靶向的生物分子的范围，拓宽了它们作为生物稳定感应器、治疗和基础研究工具的应用。

高质量长L-RNA的化学合成困难重重

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在Louis Pasteur发现分子手性并提出手性倒置生命形式的160多年内，自然界中仍未发现镜像生命。以D-氨基酸和L-核酸为构建单元的体外镜像生物系统的实验室实现，提供了独特的机会，但仍然具有挑战性。这项工作的一个重要部分是建立分子生物学中心教义的镜像版本。在镜像DNA复制、转录和逆转录之后，下一步是实现镜像翻译。这需要高质量的长L- RNA，它构成了>2-MDa镜像核糖体的结构和催化核心。

高质量长L-RNA的化学合成仍然很困难，因为传统的磷酰化化学只允许高效合成60 ~ 70个核苷酸。克服这一限制的一种方法是通过镜像聚合酶进行酶转录。然而，之前使用的两个系统存在效率低、保真度低，而且需要单链L-DNA或L-RNA模板，这些模板很难从聚合的L-RNA中制备和移除。

合成镜像T7 RNA聚合酶

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为了合成腔内倒核糖体以建立镜像生物学系统，需要制备千碱基长的镜像核糖体RNA，这些RNA构成结构和催化核心以及镜像核糖体分子质量的约三分之二。研究人员化学合成了一种100千吨的镜像T7 RNA聚合酶，该酶能够有效和忠实地转录来自酶组装的长镜像基因的全长镜像5S，16S和23S核糖体RNA。该研究进一步开发了多功能镜像T7转录系统的实际应用，如生物稳定镜像核糖开关传感器，无保护的长千碱基L-RNA在水中的长期存储，以及L-核酶催化的L-RNA聚合，以作为基础RNA研究的模型系统。

镜像T7转录的实现是合成镜像核糖体以创造功能性体外镜像生物分子系统的重要一步，并可能为诊断和治疗中的实际应用提供新的机会。

参考资料：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm0646

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。

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