北京清華大學的研究人員創造了一種蛋白質的映象版本，該蛋白質執行生命最基本的兩個過程：複製DNA並將其轉錄為RNA。
馬薩諸塞州波士頓哈佛醫學院的分子生物學家傑克·紹斯塔克說，這項工作是製造映象生命形式的“一小步”。他的哈佛同事喬治·丘奇補充說，“這是一個了不起的里程碑”，他希望有一天能創造出一個完整的映象細胞。
許多有機分子都是“手性的”：也就是說，它們可以以映象形式存在，這些形式無法疊加，就像右手和左手手套一樣。但生命幾乎總是採用一種版本：例如，細胞使用左手氨基酸，並且DNA像右手螺絲一樣扭曲。
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原則上，這些分子的映象版本應該以與正常版本相同的方式協同工作——但它們可能對傳統病毒或在映象世界中未進化的酶的攻擊具有抵抗力。
這使得映象生物化學成為一項潛在的利潤豐厚的業務。柏林的Noxxon Pharma公司就希望如此。它使用費力的化學合成來製造短鏈DNA或RNA的映象形式，稱為適配體，這些適配體與治療靶點（如體內的蛋白質）結合以阻止其活性。該公司有幾種映象適配體候選藥物正在進行人體試驗，用於治療包括癌症在內的疾病；其想法是，它們的療效可能會提高，因為它們不會被身體的酶降解。Noxxon Pharma首席科學官斯文·克魯斯曼說，複製映象DNA的過程可以為製造適配體提供一條更簡便的途徑。
穿過鏡子
研究人員製造映象DNA片段已有數十年曆史，因此清華大學團隊可以從化學供應商處訂購他們映象DNA複製嘗試所需的大部分物質：要複製的映象DNA鏈、映象DNA構建塊以及一個較短的映象“引物”鏈，該引物鏈可以按正確的順序拾取這些構建塊。
困難的任務是製造協調複製過程的映象酶，稱為DNA聚合酶。這需要從右手氨基酸合成，但常用的聚合酶酶有600多個氨基酸——這意味著它們對於當前的合成方法來說太大了。
因此，清華大學團隊轉向了已知最小的聚合酶：非洲豬瘟病毒聚合酶X，它僅包含174個氨基酸。紹斯塔克的前研究生，幫助領導這項工作的合成生物學家朱婷說，不幸的是，它也非常慢——可能是因為它的體積小。該團隊製造了該酶的映象版本，發現像其天然對應物一樣，它可以在大約四小時內將由12個核苷酸（DNA構建塊）組成的映象引物延伸至18個核苷酸的映象DNA鏈；在36小時內延伸至56個核苷酸的鏈。
當這些系統的正常版本和映象版本在同一個試管中混合在一起時，兩個複製過程都獨立工作，互不干擾。映象聚合酶還可以將映象DNA轉錄為映象RNA，但速度仍然很慢。這項工作發表在《自然化學》雜誌上。
克魯斯曼說，Noxxon Pharma有興趣使用更高效的酶來尋求類似的方法。事實上，朱和他的同事接下來希望構建一種更高效的聚合酶Dpo4的映象版本，該聚合酶由352個氨基酸組成。
生命，倒退
清華大學的研究人員在他們的研究論文中也介紹了他們的工作，作為一項調查生命手性為何如此的工作。這仍然是個謎：這可能僅僅是偶然，或者可能是由自然界的基本不對稱性觸發的。
但佛羅里達州阿拉丘亞應用分子進化基金會的史蒂文·本納表示，創造生物化學生命的映象形式不太可能闡明這個問題。幾乎每個物理過程在鏡子中觀察時都表現相同。唯一的已知例外——稱為“宇稱不守恆”——存在於亞原子物理學領域。本納說，如此微小的差異永遠不會在這些生化實驗中顯現出來。（他也對製造可以避免天然酶或病毒不必要降解的DNA感興趣，但他沒有使用映象DNA，而是創造了具有非天然構建塊的人工DNA。）
丘奇的最終目標是製造映象細胞，但這面臨著巨大的挑戰。在自然界中，RNA透過核糖體（一種複雜的分子機器）轉化為蛋白質。朱說，“重建核糖體的映象將是一項艱鉅的任務。”相反，丘奇正在嘗試突變正常的核糖體，使其能夠處理映象RNA。
丘奇說，沒有人能猜到哪種方法會奏效。但他指出，越來越多的研究人員正在研究生化過程的映象版本。丘奇說，“有一段時間，這還不是一個領域，但現在看來它非常有活力。”
本文經許可轉載，並於2016年5月16日首次發表。