新方法讓RNA測序精準(zhǔn)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(fù)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(fù)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(fù)制為DNA。不同于DNA聚合酶---以DNA為模板，復(fù)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(xué)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(guān)的遺傳信息。然而，現(xiàn)存的RNA測序技術(shù)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(xué)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(shù)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(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2016年6月24日那期Science期刊上，論文標(biāo)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(zhǔn)度的校對功能，同時能夠?qū)NA復(fù)制為DNA。它將RNA復(fù)制精準(zhǔn)度提高了至少3倍，最高可達10倍。這種酶使得科學(xué)家們第一次能夠以近乎完美的精準(zhǔn)度大量復(fù)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(zhǔn)度和保真度。如果不能忠實地讀取RNA，我們無法準(zhǔn)確地闡明細(xì)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(dǎo)致研究性實驗室中出現(xiàn)誤導(dǎo)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(zhǔn)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?fù)制在現(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(zhǔn)確的?！?/div>