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西湖大学生命科学院朱听课题组利用全化学合成的高保真镜像T7 RNA聚合酶成功制备多种镜像RNA

文章信息

文章题目:Mirror-image T7 transcription of chirally inverted ribosomal and functional RNAs

 

期刊:Science

发表时间:2022年10月28日

主要内容:西湖大学生命科学学院朱听课题组在Science杂志上发表了文章Mirror-image T7 transcription of chirally inverted ribosomal and functional RNAs,报道了利用全化学合成的高保真镜像T7 RNA聚合酶成功制备多种镜像RNA,包括镜像核糖体RNA及功能性RNA。

原文链接:https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm0646

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研究背景

手性在多种学科中表示一种重要的对称特点,如果某物体与其镜像不同,则其被称为“手性的”。手性广泛的存在于自然界中,所有形式的生命都依赖于单一手性的生物分子—即L-氨基酸和D-核酸。朱听课题组致力于建立分子生物学中心法则的镜像版本—DNA复制并转录成RNA,并被翻译成蛋白质,构建与天然生物分子手性相反的“镜像生物学系统”。目前已经完成了前两个步骤,正在着力构建镜像蛋白质翻译系统。

文章概述

核糖体RNA是核糖体的结构与催化核心,构建镜像蛋白质翻译系统的关键在于合成镜像核糖体,即制备120 nt 的镜像5S核糖体RNA、1.5 kb的镜像16S核糖体RNA、2.9 kb 的镜像23S核糖体RNA。受限于已有技术,合成长链镜像RNA是研究者要攻克的首个目标。为突破全化学合成对蛋白质大小的限制,研究者利用分割蛋白质的策略,成功合成具有完整功能的100 kDa高保真镜像T7 RNA聚合酶,是目前已报道的最长化学合成蛋白质,随后,研究者利用该镜像T7 RNA聚合酶转录出全部三条镜像核糖体RNA,最长转录长度达2.9 kb,解决了大型镜像生物分子的制备难题,为后续构建镜像蛋白质翻译系统、实现完整的镜像中心法则及拓展镜像生物学系统的实际应用奠定了基础。


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图1:合成镜像T7 RNA聚合酶


此外,研究者还进行了镜像RNA稳定性研究,将长度为1.5 kb 天然及镜像16S核糖体RNA分别储存在经DEPC处理去除核糖核酸酶的超纯水、取自自然环境中的荷塘水中,研究结果显示,无论是否添加RNase抑制剂,镜像16S核糖体RNA完全降解所需时间更长,具有独特的生物稳定性。该镜像T7转录系统有望被应用于诊断治疗、信息存储、RNA相关基础研究等领域。


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使用TransStart® FastPfu Fly DNA Polymerase (AP231)产品发表的部分文章:

✧  Xu Y, Zhu T F. Mirror-image T7 transcription of chirally inverted ribosomal and functional RNAs[J].Science, 2022.

✧  Wang D, Yan F, Wu P, et al. Global profiling of regulatory elements in the histone benzoylation pathway[J]. Nature communications, 2022.

✧  Niu L, Shen W, Shi Z, et al. Three-dimensional folding dynamics of the Xenopus tropicalis genome[J]. Nature Genetics, 2021.

✧  Chen J, Wang H, Yang X, et al. Consumption of miRNA-mediated insect-resistant transgenic rice pollen does not harm Apis mellifera adults[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2021.

使用pEASY®-Uni seamless cloning and assembly kit(CU101)产品发表的部分文章:

✧  Xu Y, Zhu T F. Mirror-image T7 transcription of chirally inverted ribosomal and functional RNAs[J].Science, 2022.

✧  Jin Q, Yang X, Gou S, et al. Double knock-in pig models with elements of binary Tet-On and phiC31 integrase systems for controllable and switchable gene expression[J]. Science China Life Sciences, 2022.

✧  Duan Y, Liu S, Gao Y, et al. Macrolides mediate transcriptional activation of the msr (E)-mph (E) operon through histone-like nucleoid-structuring protein (HNS) and cAMP receptor protein (CRP)[J]. Journal of Antimicrobial Chemotherapy, 2022.

✧  Li B, Zhu L, Lu C, et al. circNDUFB2 inhibits non-small cell lung cancer progression via destabilizing IGF2BPs and activating anti-tumor immunity[J]. Nature communications, 2021.

使用Trans2K® Plus DNA marker(BM111)产品发表的部分文章:

✧  Xu Y, Zhu T F. Mirror-image T7 transcription of chirally inverted ribosomal and functional RNAs[J].Science, 2022.

使用Trans2K® Plus II DNA Marker(BM121)产品发表的部分文章:

✧  Xu Y, Zhu T F. Mirror-image T7 transcription of chirally inverted ribosomal and functional RNAs[J].Science, 2022.

✧  Jin S, Fei H, Zhu Z, et al. Rationally designed APOBEC3B cytosine base editors with improved specificity[J]. Molecular cell, 2020.

使用100bp Plus II DNA ladder(BM321)产品发表的部分文章:

✧  Xu Y, Zhu T F. Mirror-image T7 transcription of chirally inverted ribosomal and functional RNAs[J].Science, 2022.


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