【焦點科學】課本要改寫了!超脫中心法則的DNA合成方式

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分子生物學中心法則

中心法則(Central Dogma)是分子生物學的核心準則,描述遺傳資訊由 DNA 經由轉錄變為 RNA,再經由轉譯產生蛋白質的單向流動過程。它定義了 DNA 作為儲存藍圖、RNA 作為訊息中介、蛋白質作為執行功能的生命運作邏輯。雖然隨後發現了 RNA 反轉錄等例外,但其核心架構仍是理解生物遺傳與代謝的基礎。

然而,史丹福大學團隊在《科學》(Science)雜誌發表的報告指出,一種名為 DRT3 的細菌防禦系統徹底顛覆了生物學界數十年來的中心法則。

核心發現:蛋白質即是模板

傳統理論認為,DNA 的合成必須遵循模板輔助原則:即由聚合酶讀取一段現有的 DNA 或 RNA 序列,並根據鹼基互補配對原則(A 對 T,G 對 C)合成新鏈。不過新發現的一種特殊的反轉錄酶Drt3b,在合成 DNA 時不需要任何核酸(DNA 或 RNA)作為模板,而是利用自身的蛋白質結構作為「藍圖」;原因在於Drt3b 酶活性位點中的氨基酸排列,巧妙地模擬了核酸模板的化學特徵。換句話說,合成 DNA 的資訊直接編碼在蛋白質的物理形狀中,而非隱藏在遺傳代碼裡。這是生命製造 DNA 的全新方式,被視為生物學理論的重大轉向。

未來應用性

正如 CRISPR (2020年諾貝爾化學獎)從細菌免疫系統演變為基因編輯利器,DRT3 有望成為新型的DNA 合成工具。科學家希望透過改造這種酶,實現特定 DNA 序列的高效、定制化生產,比如用於製造 DNA 水凝膠或其他先進生醫材料。

這一發現告訴我們生命的遺傳資訊流動並非只有單行道,蛋白質不僅是資訊的執行者,在特定條件下也能成為遺傳物質合成的模板。此外,也讓我們重新審視生命是如何演化的。

參考資料:https://www.science.org/doi/10.1126/science.aed1656


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Hirotaka的沙龍
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