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依托于酸性核酸的DNA酶，其成功的体外进化过程有助于人们对早期进化事件的理解；同时，它为研究者设计出更为复杂的寡核苷酸提供了参考。
很多具有催化功能的RNA分子，也就是酶性核酸，已经在自然状态下被鉴定出来或者是在实验室中被合成出来；然而，些酸性核酸的DNA型版本，始终是缺乏催化功能的。Scripps研究所的Gerald Joyce表示，一些人对此感到惊奇，部分是因为人们忽略了组成RNA的核糖核苷酸和组成DNA的脱氧核糖核苷酸之间的差异在生物化学方面所具有的重要意义。“尽管它们都是功能分子，”他说，“都是单个的DNA或RNA通过折叠成一定的形状然后发挥出酶学功能，但它们之间存在的细微差异则意味着在现实世界中的巨大差异。” 这直接孕育产生了一种有关生命发生最原始阶段的主要理论，它描述了一个“前RNA”的世界，这期间一种RNA前体调控着生命发生的最原始阶段。随着时间的推移，“前RNA”开始让位于RNA，但是，这些功能特征也不知不觉地转换到这一更为复杂的大分子上。于是，Joyce就产生了疑问，“如果我们从具有某一功能的信息大分子着手，这里姑且以RNA为例，你能使它演化成为同时还保留或重新获得该功能的另一种信息大分子么？” 为了解决这一疑问，Joyce的研究小组使用U3C，即一种工程化的RNA连接酶酸性核酸，作为切入点，来合成它的惰性DNA配对物；接着，使之再经受多轮试管进化方面的考验，每次都筛选出那些具有连接两种RNA底物分子能力的DNA。经过十轮选择后，他们分离出了克隆体10-18，这是一种人工脱氧核酶，具有原有的酸性核酸模板大约一半的催化效率。 克隆体10-18看起来仍保留有同样的一般性催化特征，虽然它具有的连接键在化学方面与R3C形成的化学键有所不同。然而，Joyce说：“这是人类第一次在从一种大分子向另一种大分子演化转变的过程中保持住了原有的功能”。正因为如此，这项工作在帮助人们理解“前生物”进化的最原始阶段时具有里程碑式的意义。这项工作也具有应用方面的意义，Joyce指出，“如果你对一个RNA酶感兴趣，但你希望它像DNA一样更为‘死硬’……这样你就能瞄准这个RNA，将其演化成为一个DNA酶。因此，硬化RNA酶的一种方式就是使其DNA化。” 注：夏雨译自2006年6月号的《自然-方法学》，版权为英国NPG出版集团所有。更多信息请访问：http://www.natureasia.com/ch/naturemethods |
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