在近日一項(xiàng)發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》的研究中，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)爾灣分校(UCI)化學(xué)系、物理與天文學(xué)系的研究人員，揭示了DNA測(cè)序關(guān)鍵酶的新細(xì)節(jié)。該發(fā)現(xiàn)是向個(gè)性化醫(yī)療的一次飛躍，屆時(shí)醫(yī)生能夠根據(jù)患者個(gè)體的基因組設(shè)計(jì)治療方案。

“酶通過(guò)催化化學(xué)轉(zhuǎn)化而使生命成為可能。”UCI化學(xué)教授、研究合著者Greg Weiss說(shuō)，“我們真正感興趣的轉(zhuǎn)化過(guò)程對(duì)地球上所有生命至關(guān)重要，即DNA復(fù)制和修復(fù)過(guò)程。”

UCI團(tuán)隊(duì)的研究對(duì)象是Taq酶。它是具有熱穩(wěn)定性的DNA聚合酶，可以復(fù)制DNA。從法醫(yī)學(xué)研究到新冠病毒檢測(cè)運(yùn)用的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)技術(shù)都離不開(kāi)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(xué)家之前認(rèn)為的完全不同。Weiss解釋說(shuō)，比起一臺(tái)高效、不間斷生產(chǎn)的DNA拷貝機(jī)，Taq更像一位隨性的購(gòu)物者，游蕩在商店中，把所見(jiàn)之物全部扔進(jìn)購(gòu)物車(chē)。

“這種酶不會(huì)精挑細(xì)選，它每成功添加一個(gè)片段的同時(shí)會(huì)捕獲幾十個(gè)不匹配的片段。”Weiss說(shuō)，“就像購(gòu)物者檢查清單一樣，這種酶根據(jù)它試圖復(fù)制的DNA序列檢測(cè)每個(gè)不匹配的部分。”

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

“就像購(gòu)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(duì)所有罐頭測(cè)試。”Weiss解釋道，Taq的工作效率遠(yuǎn)低于它本可以做到的。這項(xiàng)工作可以用來(lái)開(kāi)發(fā)改進(jìn)版的Taq，使其在復(fù)制DNA時(shí)減少時(shí)間的浪費(fèi)。

如果科學(xué)家了解Taq的功能，就能更好地了解一個(gè)人的測(cè)序基因組的準(zhǔn)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(wú)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(zhǔn)確了解這些差異。”共同通訊作者Philip Collins說(shuō)。

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

關(guān)鍵詞： 基因測(cè)序 個(gè)性化醫(yī)療 DNA測(cè)序關(guān)鍵酶 精確測(cè)序