中心法则的修正

新的研究发现，哺乳动物细胞内也有逆转录酶的存在，这是对遗传中心法则的重要修正。

沃森和克里克发现DNA双螺旋的故事早已家喻户晓了，但很多人不知道的是，克里克曾经提出过一个遗传学的中心法则，即生命信息只能从核酸转移到核酸，或者从核酸转移到蛋白质，不可能从蛋白质转回到核酸。

后来沃森将这个中心法则改写成了一个著名的公式，即DNA→RNA→蛋白质。对于大部分生物来说，沃森的这个公式基本正确，信息要么从DNA转移到DNA（细胞分裂），要么从DNA转移到RNA（转录），然后再由RNA转移到蛋白质（翻译），没有其他路径。

由于沃森的权威性，当年几乎所有的分子生物学教科书都采用了他改写的这个公式。但不久之后就有人发现，公式中DNA→RNA这部分是有问题的，自然界中可以找到反例。

第一个被发现的反例就是大名鼎鼎的HIV，这种能够导致艾滋病的RNA病毒自带一段独特的遗传信息，能够编码一种“逆转录酶”，将自己的RNA转录成DNA，再将其整合进宿主的基因组中，从而躲过免疫系统的攻击。

此后，人们又在其他一些病毒身上发现了逆转录酶，比如乙肝病毒就是如此。事实上，这就是艾滋病和乙肝之所以那么难治的主要原因。再后来，人们又在一些真核细胞里发现了这种酶，但它只被用来延长染色体的端粒，没有其他功能。

美国托马斯·杰斐逊大学（Thomas Jefferson University）的分子生物学家理查德·普莫拉茨（Richard Pomerantz）怀疑哺乳动物细胞中有一种DNA多聚酶（DNA Polymerase）也具备类似逆转录酶的功能，因为他发现这种酶在合成DNA时经常会出错，其出错的方式和HIV病毒的逆转录酶十分相似。

具体来说，哺乳动物细胞内一共有14种DNA多聚酶，但其中只有3种最常用，大部分DNA合成工作都是由这3种酶完成的。其余的11种DNA多聚酶只在DNA出现损伤，需要修复时才发挥作用。被怀疑有问题的那个酶在DNA多聚酶中排行第八，大家通常将其简称为Polθ（θ在希腊字母表中排名第八，发音为Theta）。普莫拉茨设计了一系列精巧的实验，发现这个Polθ不但具备将RNA分子储存的信息转移到DNA分子上去的能力，甚至很可能就是它的主业。

普莫拉茨还和南加州大学合作，用X射线研究了这个酶的晶体结构，发现它的晶体结构存在两种构象，以适应从DNA到RNA的转变。具备这种能力的DNA多聚酶只有它一个，另外13种酶都不行。

普莫拉茨将研究结果写成论文，发表在2021年6月11日出版的《科学进展》（Science Advances）杂志上。这个新发现虽然并不违反中心法则，但却是对中心法则所做的一个重要补充，意义十分重大，因为癌细胞很可能就是利用了Polθ的这个神奇特点，从而逃过免疫系统追杀的。

原来，在健康的哺乳动物细胞里，Polθ的作用就是以RNA为模板，修复那些缺乏正常DNA模板的基因损伤。但在癌细胞里，这种酶的含量异常的高，说明它很可能被癌细胞利用，增加了DNA突变的概率，从而逃过免疫系统的攻击。

部分癌症的耐药性很可能也与此有关，因为耐药性本质上就是高频率基因突变的结果，因此这个酶有潜力成为新的抗癌药物靶点。 dna科学科普生命八卦沃森中心法则dna修复