科技日?qǐng)?bào)實(shí)習(xí)記者 張佳欣
美國研究人員11日在《科學(xué)進(jìn)展》雜志發(fā)表論文，揭示了Taq酶的新細(xì)節(jié)，這種酶由于其在聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）中的應(yīng)用而聞名。這項(xiàng)工作可用來開發(fā)改進(jìn)版本的Taq酶，在復(fù)制DNA時(shí)花費(fèi)更少的時(shí)間。這一發(fā)現(xiàn)是進(jìn)入個(gè)性化醫(yī)療時(shí)代的一大飛躍，屆時(shí)醫(yī)生將能夠根據(jù)患者個(gè)體的基因組設(shè)計(jì)治療方案。
此圖顯示處于開放構(gòu)型的Taq酶正在等待新的化學(xué)堿基到達(dá)，以便嘗試將其與DNA鏈相匹配。圖片來源：物理學(xué)家組織網(wǎng)
加州大學(xué)歐文分校（UCI）化學(xué)系和物理與天文學(xué)系的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，Taq酶在幫助制造新的DNA副本時(shí)，其行為與科學(xué)家之前認(rèn)為的完全不同。這項(xiàng)新研究的聯(lián)合通訊作者、加州大學(xué)伯克利分校化學(xué)教授格雷格·韋斯解釋說，這種酶的表現(xiàn)不像一臺(tái)不斷大量復(fù)制DNA的機(jī)器，而是像一個(gè)不分青紅皂白的購物者，在商店的過道里游走，把看到的所有東西都扔進(jìn)購物車。
“這種酶不是仔細(xì)選擇每一條堿基片段添加到DNA鏈中，而是為成功添加的每一個(gè)片段捕獲數(shù)十個(gè)不合適的位置?！表f斯說，“就像購物者檢查購物清單上的物品一樣，酶會(huì)根據(jù)它試圖復(fù)制的DNA序列測試每個(gè)部分?！?/p>
此前已知，Taq酶拒絕任何錯(cuò)誤的商品進(jìn)入它的“購物車”，畢竟，“拒絕”是成功復(fù)制DNA序列的關(guān)鍵。此次，研究人員發(fā)現(xiàn)，Taq酶的工作效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于它應(yīng)有的效率，它“拒絕”正確堿基的頻率非常高。這相當(dāng)于一個(gè)購物者抓起六罐一模一樣的西紅柿放進(jìn)了購物車，但事實(shí)上只需要一罐就夠了。
這項(xiàng)新研究的共同通訊作者、加州大學(xué)洛杉磯分校物理與天文學(xué)系教授菲利普·柯林斯解釋說，這一發(fā)現(xiàn)是醫(yī)療保健領(lǐng)域革命性的一大飛躍。因?yàn)槿绻茖W(xué)家了解Taq酶是如何運(yùn)作的，那么他們就能更好地了解對(duì)一個(gè)人的基因組測序到底有多準(zhǔn)確。
柯林斯說，每個(gè)人的基因組都略有不同，在不同的地方有不同的突變。其中一些是疾病的罪魁禍?zhǔn)?，另一些則完全“無責(zé)”。當(dāng)患者的DNA與公認(rèn)的人類基因組不同時(shí)，如何保證對(duì)患者進(jìn)行的DNA測序是準(zhǔn)確的？究竟是患者真的有罕見的突變，還是酶犯了一個(gè)錯(cuò)誤？真正弄清楚這些差異對(duì)于精準(zhǔn)醫(yī)療具有重要意義。
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