对RNA世界假说产生重要影响的研究

　　RNA世界假说，英文为RNA World hypothesis，是科学依据多年的科学研究而提出的一条关于生命科学的理论。其内容为：生命进化的早期，没有蛋白质（酶），某些RNA可以催化RNA的复制——也就是说RNA是唯一的遗传物质，是生命的源头。

　　RNA自我复制的RNA世界假说的一个重要组成部分，但是，在实验室里生成能够合成、复制、扩增具有复杂结构的功能性RNA分子的核酶，已被证明是很困难的。直到现在，I类RNA聚合酶核酶最成功的变种，即使对它们偏爱的模板——具有高浓度嘧啶的短的、简单的RNA序列——也能起有效作用。

　　8月15日在PNAS发表的一篇论文中，来自斯克里普斯研究所的科学家，利用体外进化，制备了一种改进的聚合酶核酶，能合成多种功能性的、结构化的RNA，并扩增短的RNA模板。

　　伊利诺伊大学香槟分校的Scott Silverman没有参与这项研究，但是他说：“这项研究扩展了RNA进行RNA聚合的能力，这在以前是没有实现过的。这绝对是理解‘RNA聚合酶能做些什么’领域的一个关键进步，对于RNA世界理论有相当重要的影响。”

　　研究的合作者、斯克里普斯研究所的Gerald Joyce和David Horning开始于I类RNA聚合酶核酶的一个变体。他们在其整个序列中引入随机突变，以产生100兆个变种。然后，Joyce和Horning通过促 使核酶完成RNA适配体——与一种合成维生素B12或GTP结合的分子，向这个群体施加压力。每一轮，研究人员都会选择的核酶，能够生产功能性的产品、正 确长度的产品、或两者兼有。

　　研究人员通过要求核酶在较短时间内合成更长的RNA分子，增加了连续世代的选择严格性。在第二十四轮，该群体可以合成富含嘌呤的、功能性的RNA序列。

　　从这个群体中，Horning和Joyce分离出了核酶的一个变型，称为24-3，它有17个突变。24-3聚合酶使用所有四个碱基，能比起始聚合酶更快的发挥作用。它能够复制多种具有复杂二级结构的功能性RNA，包括适体、其他核酶和酵母转移RNA（tRNA）。研究人员发现，在只有RNA的PCR版本中，24-3也能以指数方式扩增短的RNA模板。

　　英国MRC分子生物学实验室的Philipp Holliger，没有参加这项工作，在给The Scientist写的一封电子邮件中他写道：“这真的是一项完美的工作，也是向‘实现RNA自我复制’迈出的重要一步。”

　　密苏里大学的Donald Burke-Agüero也没有参与这项研究，他说：“Horning和Joyce的这项工作，是迈出的精彩一步。它使我们更接近于有一个RNA复制系统，可以维持RNA的复制。”

　　然而，24-3聚合酶核酶不能复制自身。虽然与早期聚合酶核酶合成的产物相比，酵母tRNA是高度结构化的和比较大的，但是24-3核酶比酵母tRNA大三倍，并包含更复杂的结构要素。

　　Joyce、Horning和他的同事们正在进行体外进化实验，来克服这一局限性。研究人员说，严格的选择标准应促使核酶更有效地生产更大的、更复杂的功能性产品，然而目前还不清楚要多少试管世代，才能实现这一切。

　　同时，Joyce指出了“研究一种自我复制核酶”在进化生物学研究中的应用。Joyce说：“如果你有一种RNA酶是RNA复制酶，可以以指数方式复制RNA，包括自身的副本，然后我会说它是活的。那么，它是由进化决定的。”