研究人员合成了一种镜像酶,使他们能够构建有史以来最长的镜像DNA链。该团队还演示了如何l-DNA可以作为一个健壮的双正交信息库。

160多年前,在发现分子手性之后,路易·巴斯德首次提出了生物系统镜像版本的想法。所有天然DNA都含有D手性糖脱氧核糖的一种形式,但也有可能用它来构建镜像系统l脱氧核糖。

一个图像显示两个镜像酶彼此相对。酶被描绘为蓝色和紫色的漩涡和螺旋线

来源:©Chuyao Fan et al/施普林格Nature Inc America 2021

镜像DNA聚合酶(右)可以组装镜像DNA链

然而,自从巴斯德提出这个建议以来,在自然界中还没有发现全镜像系统,也没有在实验室中合成。研究人员此前已经合成了小分子l寡核苷酸,D-蛋白质,但如果没有手性倒置酶的使用,合成更长的分子是不可能的。这样的尺寸限制限制了研究人员能够生产的系统的复杂性。

现在,中国的一组研究人员已经化学合成了775个氨基酸的镜像海床furiosusDNA聚合酶-一种复制DNA链的酶,组装新的核苷三磷酸积木。之所以选择这种特殊的酶,是因为它耐热,在复制DNA时很少出错,这些特性使它成为通过聚合酶链反应复制DNA样本时最广泛使用的酶之一。利用他们合成的酶,该团队组装了一个包含1500个碱基对的镜像DNA序列,这比以前的任何方法都要长得多。

ldna比它的天然对应物更强大,它可以作为一个长期的信息库。当团队储存l- - -D-DNA条形码序列来自当地池塘的水,天然的Ddna只能被放大和读出一天。相比之下,l-DNA条形码可以在一年后被扩增和测序。

为了反映镜像生物学的起源,研究小组在他们的一篇论文中编码了一段由路易斯·巴斯德讨论的概念ldna链。