dna復(fù)制方向(dna復(fù)制方向5到3和3到5)
撰文 | 王聰
編輯 | nagashi
排版 | 水成文
現(xiàn)代生命科學(xué)的基本定律“中心法則”,指明了遺傳信息的流動方向,除了極少數(shù)的逆轉(zhuǎn)錄病毒外,遺傳信息從 DNA 到 RNA ,RNA 再到蛋白質(zhì) 。負責(zé)這種遺傳信息單向流動的 DNA 聚合酶無法將 RNA 逆向?qū)懟?DNA ,然而,一項最新研究首次發(fā)現(xiàn)了人類 DNA 聚合酶將 RNA 逆向?qū)懟?DNA 的證據(jù),這無疑是對中心法則的顛覆 。
1953年4月25日,詹姆斯·沃森(James Watson)和弗朗西斯·克里克(Francis Crick)等人揭開了 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu),開啟了分子遺傳學(xué)時代 。
1958年,DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)者之一弗朗西斯·克里克最早提出了中心法則,如今,中心法則已經(jīng)成為生命科學(xué)最重要、最基本的規(guī)律 。
中心法則指明了遺傳信息的流動方向:DNA→DNA(DNA的自我復(fù)制),DNA→RNA(轉(zhuǎn)錄),RNA→蛋白質(zhì)(翻譯) 。地球上的絕大部分生命都遵循這一規(guī)律,而對于RNA病毒,它們一部分存在著RNA→RNA(RNA的自我復(fù)制),RNA病毒中的逆轉(zhuǎn)錄病毒,則存在著RNA→DNA(逆轉(zhuǎn)錄) 。
中心法則
1982年,史坦利·布魯希納(Stanley Prusiner)成功分離了導(dǎo)致克雅氏病的病原體,并將其命名為 Prion(朊病毒),然而,朊病毒僅由蛋白質(zhì)構(gòu)成,不含有任何DNA和RNA,但卻能自我復(fù)制和傳播疾病,這看起來顯然不符合中心法則 。難道生命科學(xué)的理論基石搖搖欲墜了嗎?
1991年,發(fā)現(xiàn)朊病毒后的第9年,布魯希納成功闡明了朊病毒的致病機制 。朊病毒實質(zhì)是一類具有感染性的特殊蛋白,朊病毒(SC型PrP型蛋白)接觸到了生物體內(nèi)正常的C型PrP蛋白,導(dǎo)致C型的變成了SC型,通過蛋白變構(gòu)來批量復(fù)制自己 。
【dna復(fù)制方向5到3和3到5 dna復(fù)制方向】所以,朊病毒依然是由基因編碼的,并通過改變正常PrP蛋白的構(gòu)象來實現(xiàn)自我復(fù)制和傳播疾病 。這也意味著現(xiàn)代生命科學(xué)的理論基石——中心法則,不需要修正 。
中心法則解釋了遺傳信息從自我復(fù)制的 DNA 到 RNA 以及從 RNA 到蛋白質(zhì)的流動 。迄今為止,決定這種遺傳信息的單向流動的關(guān)鍵分子機器聚合酶( polymerases),被認(rèn)為無法將 RNA 編寫為 DNA 信息 。
然而近日,美國托馬斯杰斐遜大學(xué)和南加州大學(xué)的研究人員在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊Science 子刊 Science Advances 上發(fā)表了題為:Polθ reverse transcribes RNA and promotes RNA-templated DNA repair 的研究論文 。
該研究發(fā)現(xiàn),人類的 DNA聚合酶 θ(Polθ)能夠高效地將 RNA 信息編寫為 DNA ,這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了生命科學(xué)的基本定律——中心法則,這意味著人類細胞中存在著由 Polθ 介導(dǎo)的從 RNA 到 DNA 的遺傳信息的逆向流動 。
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