陈根：聚合酶，帮助逆转录

文/陈根

聚合酶（polymerase）又称多聚酶，是专门生物催化合成脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)的一类酶的统称。细胞中含有这种酶，帮助DNA复制成一组新的DNA，然后进入一个新形成的细胞。另外，聚合酶还可以构建RNA信息，作用于DNA到DNA或DNA到RNA这一方向。

一直以来，学界都认为聚合酶只在这一个方向上起作用，并不能反向作用，因为反向作用可能会导致RNA信息被重写回DNA基因组中。然而，近日，托马斯杰斐逊大学的研究人员发现，RNA片段可以被写回DNA。这一发现可能会颠覆生物学的核心观点，并对生物学的诸多领域产生影响。

在哺乳动物的细胞中，有14种DNA聚合酶，其中3种酶承担了复制整个基因组并为细胞分裂做准备的工作，剩下的11种酶主要是检测和修复DNA链的断裂或错误。但是，聚合酶在修复过程中，容易产生错误或突变。

这些不好的特性和病毒中的某些特性相像，但在病毒中更常见的是逆转录酶。比如，和Polθ一样，HIV逆转录酶作为DNA聚合酶，可以结合RNA并将RNA读回DNA链。

在一系列实验中，研究人员测试了聚合酶θ跟来自艾滋病病毒的逆转录酶之间的关系，结果发现，聚合酶θ在使用RNA模板编写新的DNA信息时比在DNA中复制DNA时更高效、引入的错误更少。这表明充当逆转录酶，可能是聚合酶在细胞中的主要功能

另外，该团队研究人员跟南加州大学的XiaojiangS.Chen博士的实验室合作，使用X射线晶体学来定义分子的结构，发现这种分子能够改变形状从而适应更大的RNA分子--这在聚合酶中是独一无二的。

在健康的细胞中，这种分子的目的可能是用于RNA介导的DNA修复；在不健康的细胞中如癌细胞，聚合酶高度表达会促进癌细胞生长和耐药性。进一步了解聚合酶在RNA上的活性将有助于DNA修复和癌细胞增殖研究。

人类聚合酶可以将RNA信息转化为DNA，这一机制具有重要意义，为许多研究奠定了基础。未来，RNA信息或可用作修复或重写基因组DNA的模板。