令人毛骨悚然的發(fā)現(xiàn)：冷凍電鏡揭示了古老的生命分子機(jī)器

RNA被認(rèn)為是通過自我復(fù)制引發(fā)了生命的起源。丹麥奧胡斯大學(xué)和英國劍橋 MRC LMB的研究人員通過冷凍電鏡揭示了“RNA 復(fù)制機(jī)”的原子結(jié)構(gòu)。這一突破揭示了原始 RNA 世界，并推動了 RNA 納米技術(shù)和醫(yī)學(xué)的進(jìn)步。

生命的復(fù)雜分子機(jī)制是如何從簡單的開始產(chǎn)生的一直是一個長期存在的問題。

多條證據(jù)指向原始的“RNA世界”，其中“RNA復(fù)制機(jī)”(所謂的復(fù)制酶)開始復(fù)制自身和其他RNA分子，以啟動進(jìn)化和生命本身。然而，古老的復(fù)制酶似乎已經(jīng)隨著時間的流逝而消失，它在現(xiàn)代生物學(xué)中的作用已被更高效的蛋白質(zhì)機(jī)器所取代。

為了支持 RNA 世界假說，研究人員一直在尋求在實驗室中重新創(chuàng)建 RNA 復(fù)制酶的等價物。

雖然這種古代復(fù)制酶的分子“分身”已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，但由于難以確定動態(tài) RNA 分子的結(jié)構(gòu)，它們的詳細(xì)分子結(jié)構(gòu)和作用模式仍然難以捉摸。

喜冰RNA復(fù)制酶的結(jié)構(gòu)

在《PNAS》上發(fā)表的一篇研究論文中，一組研究人員現(xiàn)在使用低溫電子顯微鏡 (cryo-EM) 報告了 RNA 復(fù)制酶的第一個原子結(jié)構(gòu)。

正在研究的 RNA 復(fù)制酶由 Holliger 實驗室(英國劍橋 MRC LMB)開發(fā)，可在共晶冰相(類似于冰泥)中使用核苷酸三聯(lián)體有效復(fù)制長模板?，F(xiàn)任奧爾胡斯大學(xué)助理教授的 Emil L. Kristoffersen 從 Holliger 實驗室博士后研究歸來，促進(jìn)了與 Andersen 實驗室(丹麥奧爾胡斯大學(xué))的合作，通過冷凍電鏡確定 RNA 復(fù)制酶的結(jié)構(gòu)。

有趣的是，該結(jié)構(gòu)與基于蛋白質(zhì)的聚合酶具有驚人的相似性，其模板結(jié)合、聚合和底物識別的結(jié)構(gòu)域排列成類似張開的手的分子形狀。

“令人驚訝的是，我們在試管中人工進(jìn)化出的核酶將顯示出天然存在的蛋白質(zhì)聚合酶的特征。這表明進(jìn)化可以發(fā)現(xiàn)趨同的分子解決方案，無論材料是 RNA 還是蛋白質(zhì)”，英國劍橋 MRC LMB 項目負(fù)責(zé)人 Philipp Holliger 解釋道。

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