新方法讓RNA測序精準度提高3～10倍

HIV和HCV等逆轉(zhuǎn)錄病毒通過一種被稱作逆轉(zhuǎn)錄的過程將RNA復制為DNA。但是這一過程容易出錯，這是因為所有逆轉(zhuǎn)錄病毒進化樹上的祖先都沒有精確復制RNA的能力。

逆轉(zhuǎn)錄病毒是通過一種被稱作逆轉(zhuǎn)錄酶（reverse transcriptase, RT）的酶將RNA復制為DNA。不同于DNA聚合酶---以DNA為模板，復制出完全一樣的DNA鏈---的是，RT酶大多屬于具有古老進化起源的單個蛋白家族。它們?nèi)狈?′→5′外切酶結(jié)構(gòu)域，因而沒有3′→5′堿基校對功能，不能夠校驗新合成的DNA中出現(xiàn)的一些堿基錯誤，因而在逆轉(zhuǎn)錄時，容易出現(xiàn)突變。

自從發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄以來，科學家們一直利用這一過程來更好地了解與遺傳疾病和人類健康相關的遺傳信息。然而，現(xiàn)存的RNA測序技術易出錯性仍然是一個棘手問題，必需加以解決。

在一項新的研究中，為了確定這種校對功能的缺乏是進化歷史上的偶然事件，還是逆轉(zhuǎn)錄的一種功能限制，來自美國德州大學奧斯汀分校的Jared Ellefson、Andrew Ellington及其同事們利用體外定向進化和蛋白工程等技術讓原核生物DNA聚合酶進化出熱穩(wěn)定性的具有錯誤校正能力（即具有3′→5′外切酶活性）的被稱作逆轉(zhuǎn)錄異種聚合酶（reverse transcription xenopolymerase, RTX）的RT酶。RTX能夠高效地利用RNA模板高保真度地合成出DNA。相關研究結(jié)果發(fā)表在2016年6月24日那期Science期刊上，論文標題為“Synthetic evolutionary origin of a proofreading reverse transcriptase”。

研究人員證實RTX保留了高效且又高精準度的校對功能，同時能夠?qū)NA復制為DNA。它將RNA復制精準度提高了至少3倍，最高可達10倍。這種酶使得科學家們第一次能夠以近乎完美的精準度大量復制RNA。

Ellefson說：“有了這種校對功能，我們的這種新酶提高了RNA測序的精準度和保真度。如果不能忠實地讀取RNA，我們無法準確地闡明細胞的內(nèi)部工作機制。 [不能忠實地讀取RNA造成的]這些錯誤導致研究性實驗室中出現(xiàn)誤導性的數(shù)據(jù)和臨床實驗室中發(fā)生潛在的誤診?！?br/>
Ellington 說，“隨著我們邁向個人化醫(yī)療時代---對每個人的RNA轉(zhuǎn)錄物進行測序幾乎與測量脈搏那樣容易，測出的序列信息精準度將變得越來越重要。這項研究的意義在于我們?nèi)缃褚材軌驈椭圃诂F(xiàn)代基因組中發(fā)現(xiàn)的大量RNA信息。這意味著基于基因組信息作出的診斷更可能是準確的?！?/div>