迈向个性化精准医疗的一大飞跃：特种酶复制DNA新细节揭示

• 2022-03-14 05:51:22 来源：科技日报

科技日报实习记者 张佳欣

美国研究人员11日在《科学进展》杂志发表论文，揭示了Taq酶的新细节，这种酶由于其在聚合酶链式反应（PCR）中的应用而闻名。这项工作可用来开发改进版本的Taq酶，在复制DNA时花费更少的时间。这一发现是进入个性化医疗时代的一大飞跃，届时医生将能够根据患者个体的基因组设计治疗方案。

此图显示处于开放构型的Taq酶正在等待新的化学碱基到达，以便尝试将其与DNA链相匹配。图片来源：物理学家组织网

加州大学欧文分校（UCI）化学系和物理与天文学系的研究团队发现，Taq酶在帮助制造新的DNA副本时，其行为与科学家之前认为的完全不同。这项新研究的联合通讯作者、加州大学伯克利分校化学教授格雷格·韦斯解释说，这种酶的表现不像一台不断大量复制DNA的机器，而是像一个不分青红皂白的购物者，在商店的过道里游走，把看到的所有东西都扔进购物车。

“这种酶不是仔细选择每一条碱基片段添加到DNA链中，而是为成功添加的每一个片段捕获数十个不合适的位置。”韦斯说，“就像购物者检查购物清单上的物品一样，酶会根据它试图复制的DNA序列测试每个部分。”

此前已知，Taq酶拒绝任何错误的商品进入它的“购物车”，毕竟，“拒绝”是成功复制DNA序列的关键。此次，研究人员发现，Taq酶的工作效率远远低于它应有的效率，它“拒绝”正确碱基的频率非常高。这相当于一个购物者抓起六罐一模一样的西红柿放进了购物车，但事实上只需要一罐就够了。

这项新研究的共同通讯作者、加州大学洛杉矶分校物理与天文学系教授菲利普·柯林斯解释说，这一发现是医疗保健领域革命性的一大飞跃。因为如果科学家了解Taq酶是如何运作的，那么他们就能更好地了解对一个人的基因组测序到底有多准确。

柯林斯说，每个人的基因组都略有不同，在不同的地方有不同的突变。其中一些是疾病的罪魁祸首，另一些则完全“无责”。当患者的DNA与公认的人类基因组不同时，如何保证对患者进行的DNA测序是准确的？究竟是患者真的有罕见的突变，还是酶犯了一个错误？真正弄清楚这些差异对于精准医疗具有重要意义。

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