美利用遺傳物質密碼創建合成聚合物

　　據物理學家組織網4月2日報道，美國哈佛大學研究團隊開發出一種新方法，可利用遺傳物質密碼創建合成聚合物。該方法“進化”出的合成聚合物或可具有新的，或改進性的功能，如作為化學反應催化劑或是增強疾病治療潛力。相關研究成果發表在最新一期《自然·化學》上。

　　 在生物學中，像DNA（脫氧核糖核酸）、RNA（核糖核酸）和蛋白質這樣的大分子是最常見的聚合物，這些聚合物具有顯著的特性。相比而言，人類創建帶有量身定制性能的人造聚合物的能力卻非常有限。曾有研究人員設法利用遺傳密碼創造出合成聚合物，但他們的努力常常受阻于新分子一定要與創建它們的基因模板相似。

　　 為了解決這個問題，哈佛大學化學生物學教授劉大維（音譯）領導的團隊轉向一個可在自然界中發現的類似過程。該系統不允許新聚合物模塊直接與DNA模板發生作用，而是依賴于一個“轉接器”分子。每個轉接器都帶有聚合物的一部分，與模板綁定后形成新的聚合物。在過程的最后一步中，轉接器被切斷，讓合成聚合物根據基因模板創建出來。

　　 該系統的一個有趣功能是由此產生的合成聚合物不必與DNA模板具有任何結構關系。該系統與DNA堿基相結合的部分是轉接器分子，所以可從模板中進行物理刪除。該整體策略嚴重“抄襲”自然界中的蛋白合成過程，即tRNA（轉移核糖核酸）分子綁定一個信使RNA鏈，其攜帶的氨基酸拼接形成蛋白質。

　　 理論上講，由基因模板引導創建的新合成聚合物也能“進化”出獨特的性能，而這幾乎不可能在實驗室中設計出來。譬如，假設你想創建一個合成分子，其能打開與癌癥相關蛋白的一個特定基因的表達。你可能會檢索現行研究成果，尋找關于如何建立這樣一個分子的線索，你或許還會用你的化學知識確定哪些分子是可能的。但是，對于這種復雜的分子目標，這些努力常常是無功而返。

　　 進化的力量使實現這些雄心勃勃的目標變得更為可行。綁定某個非常明確的分子并創造生物反應，對于高分子科學家來說要從零開始設計是非常困難的，但對大自然的進化來說并不難。大自然經歷了數百萬幾代人的半隨機嘗試，每一代中策略的最成功部分通過其分子秘密傳給下一代。進化是迭代的，任何一代的小進步，都被繼承下來并在以后發展成重大的成功。

　　 劉教授表示，他的下一個目標是要利用這個系統進化出能實現更為復雜功能的合成聚合物，然后將其折疊成結構化的三維形狀，綁定到具有生物醫學或化學用途的特定分子，并最終催化化學反應。