
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
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