邁向個性化精準(zhǔn)醫(yī)療的一大飛躍：特種酶復(fù)制DNA新細(xì)節(jié)揭示

美國研究人員11日在《科學(xué)進展》雜志發(fā)表論文，揭示了Taq酶的新細(xì)節(jié)，這種酶由于其在聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)中的應(yīng)用而聞名。這項工作可用來開發(fā)改進版本的Taq酶，在復(fù)制DNA時花費更少的時間。這一發(fā)現(xiàn)是進入個性化醫(yī)療時代的一大飛躍，屆時醫(yī)生將能夠根據(jù)患者個體的基因組設(shè)計治療方案。

此圖顯示處于開放構(gòu)型的Taq酶正在等待新的化學(xué)堿基到達，以便嘗試將其與DNA鏈相匹配。

圖片來源：物理學(xué)家組織網(wǎng)

加州大學(xué)歐文分校(UCI)化學(xué)系和物理與天文學(xué)系的研究團隊發(fā)現(xiàn)，Taq酶在幫助制造新的DNA副本時，其行為與科學(xué)家之前認(rèn)為的完全不同。這項新研究的聯(lián)合通訊作者、加州大學(xué)伯克利分校化學(xué)教授格雷格·韋斯解釋說，這種酶的表現(xiàn)不像一臺不斷大量復(fù)制DNA的機器，而是像一個不分青紅皂白的購物者，在商店的過道里游走，把看到的所有東西都扔進購物車。

“這種酶不是仔細(xì)選擇每一條堿基片段添加到DNA鏈中，而是為成功添加的每一個片段捕獲數(shù)十個不合適的位置?！表f斯說，“就像購物者檢查購物清單上的物品一樣，酶會根據(jù)它試圖復(fù)制的DNA序列測試每個部分。”

此前已知，Taq酶拒絕任何錯誤的商品進入它的“購物車”，畢竟，“拒絕”是成功復(fù)制DNA序列的關(guān)鍵。此次，研究人員發(fā)現(xiàn)，Taq酶的工作效率遠遠低于它應(yīng)有的效率，它“拒絕”正確堿基的頻率非常高。這相當(dāng)于一個購物者抓起六罐一模一樣的西紅柿放進了購物車，但事實上只需要一罐就夠了。

這項新研究的共同通訊作者、加州大學(xué)洛杉磯分校物理與天文學(xué)系教授菲利普·柯林斯解釋說，這一發(fā)現(xiàn)是醫(yī)療保健領(lǐng)域革命性的一大飛躍。因為如果科學(xué)家了解Taq酶是如何運作的，那么他們就能更好地了解對一個人的基因組測序到底有多準(zhǔn)確。

柯林斯說，每個人的基因組都略有不同，在不同的地方有不同的突變。其中一些是疾病的罪魁禍?zhǔn)?，另一些則完全“無責(zé)”。當(dāng)患者的DNA與公認(rèn)的人類基因組不同時，如何保證對患者進行的DNA測序是準(zhǔn)確的?究竟是患者真的有罕見的突變，還是酶犯了一個錯誤?真正弄清楚這些差異對于精準(zhǔn)醫(yī)療具有重要意義。

關(guān)鍵詞： 天文學(xué)系 重要意義 到底有多 研究人員 不分青紅皂白