在近日一項發(fā)表于《科學進展》的研究中，美國加利福尼亞大學爾灣分校(UCI)化學系、物理與天文學系的研究人員，揭示了DNA測序關(guān)鍵酶的新細節(jié)。該發(fā)現(xiàn)是向個性化醫(yī)療的一次飛躍，屆時醫(yī)生能夠根據(jù)患者個體的基因組設(shè)計治療方案。

“酶通過催化化學轉(zhuǎn)化而使生命成為可能。”UCI化學教授、研究合著者Greg Weiss說，“我們真正感興趣的轉(zhuǎn)化過程對地球上所有生命至關(guān)重要，即DNA復制和修復過程。”

UCI團隊的研究對象是Taq酶。它是具有熱穩(wěn)定性的DNA聚合酶，可以復制DNA。從法醫(yī)學研究到新冠病毒檢測運用的聚合酶鏈式反應(PCR)技術(shù)都離不開Taq。

研究小組發(fā)現(xiàn)，有助于產(chǎn)生新的DNA拷貝的Taq，其行為與科學家之前認為的完全不同。Weiss解釋說，比起一臺高效、不間斷生產(chǎn)的DNA拷貝機，Taq更像一位隨性的購物者，游蕩在商店中，把所見之物全部扔進購物車。

“這種酶不會精挑細選，它每成功添加一個片段的同時會捕獲幾十個不匹配的片段。”Weiss說，“就像購物者檢查清單一樣，這種酶根據(jù)它試圖復制的DNA序列檢測每個不匹配的部分。”

此前的研究已知Taq最終會篩選掉任何不匹配的片段，這是成功復制DNA序列的關(guān)鍵。但在這項新研究中，Taq篩選出正確堿基的頻率讓人驚訝。

“就像購物者在只需要一罐罐頭的情況下抓起了半打相同的罐頭，然后對所有罐頭測試。”Weiss解釋道，Taq的工作效率遠低于它本可以做到的。這項工作可以用來開發(fā)改進版的Taq，使其在復制DNA時減少時間的浪費。

如果科學家了解Taq的功能，就能更好地了解一個人的測序基因組的準確程度。“人的基因組略有不同，在不同的地方有不同的突變，其中一些突變與疾病有關(guān)，而另一些則完全無關(guān)。要想真正搞清楚這些差異在合理用藥方面是否重要、是否攸關(guān)健康，首先需要準確了解這些差異。”共同通訊作者Philip Collins說。

這項研究的影響不限于醫(yī)學，每一個依賴于DNA精確測序的科學領(lǐng)域都將從對Taq工作原理的深入理解中受益。(徐銳)

關(guān)鍵詞： 基因測序 個性化醫(yī)療 DNA測序關(guān)鍵酶 精確測序