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Science:新方法让RNA测序精准度提高3~10倍

HIV和HCV等逆转录病毒通过一种被称作逆转录的过程将RNA复制为DNA。但是这一过程容易出错,这是因为所有逆转录病毒进化树上的祖先都没有精确复制RNA的能力。

逆转录病毒是通过一种被称作逆转录酶(reverse transcriptase, RT)的酶将RNA复制为DNA。不同于DNA聚合酶---以DNA为模板,复制出完全一样的DNA链---的是,RT酶大多属于具有古老进化起源的单个蛋白家族。它们缺乏3′→5′外切酶结构域,因而没有3′→5′碱基校对功能,不能够校验新合成的DNA中出现的一些碱基错误,因而在逆转录时,容易出现突变。

 

 

自从发现逆转录以来,科学家们一直利用这一过程来更好地了解与遗传疾病和人类健康相关的遗传信息。然而,现存的RNA测序技术易出错性仍然是一个棘手问题,必需加以解决。

 在一项新的研究中,为了确定这种校对功能的缺乏是进化历史上的偶然事件,还是逆转录的一种功能限制,来自美国德州大学奥斯汀分校的Jared Ellefson、Andrew Ellington及其同事们利用体外定向进化和蛋白工程等技术让原核生物DNA聚合酶进化出热稳定性的具有错误校正能力(即具有3′→5′外切酶活性)的被称作逆转录异种聚合酶(reverse transcription xenopolymerase, RTX)的RT酶。RTX能够高效地利用RNA模板高保真度地合成出DNA。相关研究结果发表在2016年6月24日那期Science期刊上,论文标题为“Synthetic evolutionary origin of a proofreading reverse transcriptase”。

 研究人员证实RTX保留了高效且又高精准度的校对功能,同时能够将RNA复制为DNA。它将RNA复制精准度提高了至少3倍,最高可达10倍。这种酶使得科学家们第一次能够以近乎完美的精准度大量复制RNA。

Ellefson说:“有了这种校对功能,我们的这种新酶提高了RNA测序的精准度和保真度。如果不能忠实地读取RNA,我们无法准确地阐明细胞的内部工作机制。 [不能忠实地读取RNA造成的]这些错误导致研究性实验室中出现误导性的数据和临床实验室中发生潜在的误诊。”

Ellington 说,“随着我们迈向个人化医疗时代---对每个人的RNA转录物进行测序几乎与测量脉搏那样容易,测出的序列信息精准度将变得越来越重要。这项研究的意义在于我们如今也能够复制在现代基因组中发现的大量RNA信息。这意味着基于基因组信息作出的诊断更可能是准确的。”(生物谷 Bioon.com)

 

 

 

 

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