研究团队发现自然产生的DNA-蛋白质混合物

研究人员在一项新研究中报告称，得益于一项偶然的发现和大量艰苦的工作，科学家现在可以构建生物杂交分子，将DNA的归巢能力与蛋白质的广泛功能库结合起来，而无需逐一合成它们。利用自然发生的过程，实验室可以利用细菌现有的分子构建能力来生成大量可能具有治疗作用的DNA-蛋白质杂交分子库。

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校生物化学教授SatishNair表示：“生物学中最常见的两种组成部分是核酸(用于制造RNA和DNA)和氨基酸(构成蛋白质)。”他与博士后研究员裴增飞共同领导了这项研究。

“我们有两组生物分子，它们的作用截然不同，几十年来，化学家们一直在尝试将它们整合到同一个分子中。如果你能制造一种复杂的蛋白质，然后在其上放置一个核酸，让它准确地到达你想要它去的地方，因为它会与DNA或RNA的特定区域结合，你就可以制造出一种精准药物。”

奈尔说，这类药物可用于阻断细胞内各种引发疾病的过程，例如阻止突变基因的转录，或与致病非编码RNA分子结合以阻止其活动。

他说，最初的发现纯属偶然。他和同事一直在寻找能与金属结合的蛋白质，后来他们注意到英国诺维奇约翰·英纳斯中心的一个研究小组报告了一种细菌产生的分子，似乎是DNA-蛋白质混合物。

伊利诺伊州的研究小组联系了伊内斯中心的科学家娜塔莉亚·维奥尔和安德鲁·杜鲁门，建议他们重新检查该分子，以确定它是否确实是表面上看起来的那样。在初步发现得到证实后，美国和英国科学家合作进行了更深入的分析，以发现形成这种杂交体的分子机制。

奈尔表示，找到一种自然产生的DNA-蛋白质混合物并确定如何诱导细菌产生这种混合物，将简化目前缓慢且劳动密集型的过程。

“全球许多高功率实验室一直在使用各种合成化学方法来制造生物混合分子，这很好：它们都是概念验证，而且有效，”他说。“问题是你无法大规模地做到这一点。你无法制造1亿种化合物，因为那需要你进行1亿次化学合成。”

在一系列实验中，奈尔和他的同事发现两种细菌酶共同将某些肽转化为DNA-蛋白质杂合物。第一种酶YcaO修饰肽中的氨基酸，将肽转化为环状结构，就像DNA和RNA与其他DNA或RNA分子配对的碱基一样。第二种酶是一种蛋白酶，它切断新修饰分子的一部分，将其转化为功能齐全的核碱基-蛋白质杂合物。

研究团队只需添加三种成分，就能在试管中完成转化：原始肽和两种酶。但他们还证明，大肠杆菌也能完成这一过程。

奈尔表示，了解这一过程将使实验室能够制造出可以附着在基因组任何区域或细胞内任何RNA分子上的混合分子。利用细菌简化流程将加快发现过程。

“现在，我们开始比赛了，”他说。奈尔还是伊利诺伊大学卡尔·沃斯基因组生物学研究所的化学教授。

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