清華大學朱聽團隊在鏡像T7RNA聚合酶研究領域取得新進展

圖 鏡像T7 RNA聚合酶示意圖及鏡像核糖體RNA轉錄膠圖

　　在國家自然科學基金項目（批準號：21925702、32050178）資助下，清華大學朱聽教授團隊在全化學合成高保真鏡像T7 RNA聚合酶以及轉錄制備鏡像RNA領域取得新進展，相關成果以“利用鏡像T7轉錄制備鏡像核糖體RNA及功能性RNA（Mirror-image T7 transcription of chirally inverted ribosomal and functional RNAs）”為題，于2022年10月28日在《科學》（Science）上發表。論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm0646。

　　構成生命的天然核酸和蛋白質均具有手性單一的特性，已知天然核酸皆由D型核糖組成，而天然蛋白質幾乎皆由L型氨基酸組成。朱聽團隊致力于從遺傳信息中心法則出發，利用化學和生物學等多學科手段構建與天然生物分子手性相反的“鏡像生物學系統”。構建鏡像蛋白質翻譯系統的關鍵在于合成鏡像核糖體。其中，核糖體RNA是核糖體的結構與催化核心，其分子量約占核糖體總分子量的2/3，合成鏡像核糖體的難點在于制備長度分別約為120 nt、1.5 kb及2.9 kb的鏡像5S、16S及23S核糖體RNA。然而，受限于已有技術，此前能夠獲取的最長鏡像RNA僅有120 nt，不足以實現制備長鏈鏡像RNA的目標。為突破全化學合成對蛋白質大小的限制，研究團隊利用蛋白質分割策略，將全長為883個氨基酸的T7 RNA聚合酶分割成長度分別為363、238和282個氨基酸的三個片段進行合成，并將其在體外共同復性，使其正確折疊成具有完整功能的100 kDa高保真鏡像T7 RNA聚合酶，為目前已報道的最大全化學合成鏡像蛋白質。同時，利用合成的鏡像聚合酶轉錄制備出各種鏡像RNA，包括鏡像5S、16S及23S核糖體RNA、鏡像核糖開關、鏡像核酶等，并對多種鏡像RNA展開穩定性研究。其中，23S核糖體RNA長度達2.9 kb，為目前已報道的最長鏡像RNA（圖）。

　　該大型鏡像蛋白質全化學合成策略以及千堿基長度鏡像基因組裝和轉錄技術，解決了長期制約鏡像生物學領域發展的大型鏡像生物分子的制備難題，為后續構建鏡像蛋白質翻譯系統、實現完整的鏡像中心法則以及拓展鏡像生物學系統的應用奠定了基礎。