怎么看待发现人体内也含有可以进行逆转录的酶的论文？
发现人体内含有逆转录酶，这无疑是一篇极具开创性和颠覆性的科学论文。它不仅能改写我们对自身基因组运作方式的理解，更有可能为疾病治疗、基因工程等领域带来革命性的突破。
逆转录酶的“不速之客”：为何如此重要？
我们知道，生命活动的蓝图——DNA，通常是单向地指导RNA的合成，再由RNA指导蛋白质的生成，这个过程是“正向转录”。而逆转录酶（Reverse Transcriptase，简称RT酶）则是一个能够将RNA作为模板，反过来合成DNA的酶。
长期以来，人们普遍认为逆转录酶是病毒（尤其是逆转录病毒，如HIV病毒）的专属工具。这些病毒利用RT酶将自己的RNA基因组整合到宿主细胞的DNA中，从而实现繁衍和感染。因此，发现人体自身细胞中也存在能进行逆转录活动的酶，这打破了我们原有的认知框架。
论文可能揭示的关键点及深远影响：
这篇论文的价值体现在多个层面，我们可以从以下几个角度去理解它的重要性：
1. 重新审视基因组的动态性与可塑性：
“内源性逆转录转座子”的可能性： 人类基因组中包含大量的“重复序列”，其中一部分被称为“逆转录转座子”（Retrotransposons），例如长链分散重复序列（LINEs）和短链分散重复序列（SINEs）。它们本身携带了逆转录酶的基因信息，理论上可以通过“复制粘贴”的方式在基因组中移动和复制。长期以来，这部分基因组的活跃程度和对基因组的影响存在争议。如果人体内确实存在活跃的RT酶，那么这些内源性逆转录转座子可能比我们想象的更活跃，它们在基因组中的插入和删除可能比我们认为的更加频繁，从而导致基因组的重塑和变异。
基因调控的新机制： RT酶是否参与了某些基因的调控？例如，它是否会参与某些非编码RNA的逆转录，并将这些DNA片段插入到基因组的调控区域，从而影响基因的表达？这为基因调控提供了一个全新的视角，可能解释了许多我们尚未理解的基因表达模式。
2. 对衰老与疾病的理解：
基因组不稳定性的推手： 随着年龄增长，基因组的稳定性可能会下降。如果人体内的RT酶在某些条件下变得异常活跃，或者其活性受到损耗，就可能导致基因组中频繁的插入、删除和重排，从而加速细胞的衰老过程。
癌症的发生与发展： 癌症的根源在于基因突变。内源性逆转录转座子的活跃化被认为是导致基因组不稳定的重要因素之一，而这又与癌症的发生密切相关。这项发现可能为理解癌症的基因组学基础提供了新的线索，甚至可能找到新的治疗靶点。
神经退行性疾病的关联： 许多神经退行性疾病，如阿尔茨海默病和帕金森病，也与基因组的损伤和功能失调有关。RT酶在这些疾病中的作用值得深入研究，或许能揭示新的发病机制。
3. 生命起源与进化的启示：
对RNA世界假说的补充： 在生命起源的“RNA世界”假说中，RNA扮演了遗传信息载体和催化剂的双重角色。虽然现在普遍认为是DNA取代了RNA成为主要的遗传物质，但RT酶的存在可能为RNA向DNA的转化提供了一条途径，从而解释了从RNA到DNA演化的关键步骤。
病毒与宿主协同演化： 如果人体细胞本身就能进行逆转录，那么病毒与宿主之间的关系可能更加复杂。病毒利用RT酶入侵宿主，但宿主自身的RT酶是否也在某种程度上“应对”病毒，或者两者之间存在某种未知的相互作用？
4. 潜在的治疗应用前景：
基因治疗的工具化： 既然人体自身细胞拥有类似RT酶的活性，我们是否可以利用或调控这种活性来开发更高效、更安全的基因治疗方法？例如，定向地将治疗性基因片段递送到目标细胞的基因组中。
抗病毒药物的新思路： 如果能精确理解和调控人体自身的RT酶活性，或许也能开发出针对病毒RT酶但副作用更小的抗病毒药物。反之，如果人体内RT酶的异常活跃是某些疾病的病因，那么抑制这种异常活性也可能成为一种治疗策略。
衰老逆转与再生医学： 如果RT酶与细胞衰老有关，那么寻找方法调控其活性，甚至利用其潜在的重塑基因组能力，可能为延缓衰老甚至再生医学提供新的可能性。
如何看待这项研究的严谨性？
一项如此重要的发现，其严谨性是关键。优秀的论文会详细阐述：
实验设计和方法： 研究者如何精确地检测到这种酶的活性？他们是否使用了特异性的抑制剂来排除其他已知酶的干扰？实验材料（细胞系、组织样本）是否具有代表性？
数据分析和结果验证： 数据是否经过统计学上的严格分析？结果是否在不同的实验条件下得到了一致的验证？是否存在其他的解释？
潜在的局限性和未来的研究方向： 研究者是否充分讨论了这项发现的局限性，以及未来需要进一步探索的问题？
总而言之， 这篇论文提出的发现，就好比我们突然发现自己身体里藏着一套从未被发掘的“内部基因编辑系统”。它的意义之重大，足以引发科学界新一轮的研究热潮。它不仅挑战了我们对生命基本运作机制的认识，更可能为人类健康和生命科学的未来开启全新的篇章。我们应该以极大的关注和审慎的态度来对待这项研究的后续进展和进一步的验证工作。这绝对是一项值得我们拭目以待的突破。
逆转录酶的“不速之客”：为何如此重要？
我们知道，生命活动的蓝图——DNA，通常是单向地指导RNA的合成，再由RNA指导蛋白质的生成，这个过程是“正向转录”。而逆转录酶（Reverse Transcriptase，简称RT酶）则是一个能够将RNA作为模板，反过来合成DNA的酶。
长期以来，人们普遍认为逆转录酶是病毒（尤其是逆转录病毒，如HIV病毒）的专属工具。这些病毒利用RT酶将自己的RNA基因组整合到宿主细胞的DNA中，从而实现繁衍和感染。因此，发现人体自身细胞中也存在能进行逆转录活动的酶，这打破了我们原有的认知框架。
论文可能揭示的关键点及深远影响：
这篇论文的价值体现在多个层面，我们可以从以下几个角度去理解它的重要性：
1. 重新审视基因组的动态性与可塑性：
“内源性逆转录转座子”的可能性： 人类基因组中包含大量的“重复序列”，其中一部分被称为“逆转录转座子”（Retrotransposons），例如长链分散重复序列（LINEs）和短链分散重复序列（SINEs）。它们本身携带了逆转录酶的基因信息，理论上可以通过“复制粘贴”的方式在基因组中移动和复制。长期以来，这部分基因组的活跃程度和对基因组的影响存在争议。如果人体内确实存在活跃的RT酶，那么这些内源性逆转录转座子可能比我们想象的更活跃，它们在基因组中的插入和删除可能比我们认为的更加频繁，从而导致基因组的重塑和变异。
基因调控的新机制： RT酶是否参与了某些基因的调控？例如，它是否会参与某些非编码RNA的逆转录，并将这些DNA片段插入到基因组的调控区域，从而影响基因的表达？这为基因调控提供了一个全新的视角，可能解释了许多我们尚未理解的基因表达模式。
2. 对衰老与疾病的理解：
基因组不稳定性的推手： 随着年龄增长，基因组的稳定性可能会下降。如果人体内的RT酶在某些条件下变得异常活跃，或者其活性受到损耗，就可能导致基因组中频繁的插入、删除和重排，从而加速细胞的衰老过程。
癌症的发生与发展： 癌症的根源在于基因突变。内源性逆转录转座子的活跃化被认为是导致基因组不稳定的重要因素之一，而这又与癌症的发生密切相关。这项发现可能为理解癌症的基因组学基础提供了新的线索，甚至可能找到新的治疗靶点。
神经退行性疾病的关联： 许多神经退行性疾病，如阿尔茨海默病和帕金森病，也与基因组的损伤和功能失调有关。RT酶在这些疾病中的作用值得深入研究，或许能揭示新的发病机制。
3. 生命起源与进化的启示：
对RNA世界假说的补充： 在生命起源的“RNA世界”假说中，RNA扮演了遗传信息载体和催化剂的双重角色。虽然现在普遍认为是DNA取代了RNA成为主要的遗传物质，但RT酶的存在可能为RNA向DNA的转化提供了一条途径，从而解释了从RNA到DNA演化的关键步骤。
病毒与宿主协同演化： 如果人体细胞本身就能进行逆转录，那么病毒与宿主之间的关系可能更加复杂。病毒利用RT酶入侵宿主，但宿主自身的RT酶是否也在某种程度上“应对”病毒，或者两者之间存在某种未知的相互作用？
4. 潜在的治疗应用前景：
基因治疗的工具化： 既然人体自身细胞拥有类似RT酶的活性，我们是否可以利用或调控这种活性来开发更高效、更安全的基因治疗方法？例如，定向地将治疗性基因片段递送到目标细胞的基因组中。
抗病毒药物的新思路： 如果能精确理解和调控人体自身的RT酶活性，或许也能开发出针对病毒RT酶但副作用更小的抗病毒药物。反之，如果人体内RT酶的异常活跃是某些疾病的病因，那么抑制这种异常活性也可能成为一种治疗策略。
衰老逆转与再生医学： 如果RT酶与细胞衰老有关，那么寻找方法调控其活性，甚至利用其潜在的重塑基因组能力，可能为延缓衰老甚至再生医学提供新的可能性。
如何看待这项研究的严谨性？
一项如此重要的发现，其严谨性是关键。优秀的论文会详细阐述：
实验设计和方法： 研究者如何精确地检测到这种酶的活性？他们是否使用了特异性的抑制剂来排除其他已知酶的干扰？实验材料（细胞系、组织样本）是否具有代表性？
数据分析和结果验证： 数据是否经过统计学上的严格分析？结果是否在不同的实验条件下得到了一致的验证？是否存在其他的解释？
潜在的局限性和未来的研究方向： 研究者是否充分讨论了这项发现的局限性，以及未来需要进一步探索的问题？
总而言之， 这篇论文提出的发现，就好比我们突然发现自己身体里藏着一套从未被发掘的“内部基因编辑系统”。它的意义之重大，足以引发科学界新一轮的研究热潮。它不仅挑战了我们对生命基本运作机制的认识，更可能为人类健康和生命科学的未来开启全新的篇章。我们应该以极大的关注和审慎的态度来对待这项研究的后续进展和进一步的验证工作。这绝对是一项值得我们拭目以待的突破。
网友意见
正常现象。人们已经在基因工程改造的酵母细胞中证明“根据 RNA 修复 DNA 的机制”之存在[1]，只是在这项研究之前没有在哺乳类体内试验过。
题目给出的文章谈这件事“挑战”中心法则，可能是受到数天前国外文章的误导[2]，搞错了中心法则的内容。
- 克里克在 1957 年提出了中心法则的最早表述，在 1958 年发表[3]，在 1970 年整理得更加简洁[4]，强调遗传信息不能从蛋白质传递到其它蛋白质或核酸。
- 沃森一度错误表述过中心法则，引起了广泛的误解和混乱。
- 中心法则认为遗传信息在 DNA、RNA、蛋白质之间的传递有三种一般情况（DNA 到 DNA，DNA 到 RNA，RNA 到蛋白质，可以发生在大多数细胞中），三种特殊情况（RNA 到 RNA，RNA 到 DNA，DNA 到蛋白质，只在特定条件下发生），三种“未知”情况（蛋白质到蛋白质，蛋白质到 RNA，蛋白质到 DNA，在提出这套假说的时代还没有观测到）。
哺乳动物细胞有 14 种已知的 DNA 聚合酶，其中只有三种负责复制整个基因组来支持细胞分裂。其余 11 种 DNA 聚合酶，包括题目这篇文章谈到的聚合酶 θ，主要参与 DNA 链断裂或出错时的检测和修复。
此前，人们知道哺乳动物细胞有至少三种途径修复断裂的 DNA 链、提高基因组稳定性：
- 非同源末端连接；
- 同源重组；
- 微同源介导的末端连接。
聚合酶 θ 是 DNA 聚合酶-解旋酶融合蛋白，在细胞内的已知功能是促进微同源介导的末端连接，但在执行该功能时经常出错，并有一个非活跃的校对域，这项特征与逆转录酶相似。研究人员推测它可以执行逆转录酶的功能，并设计实验进行验证。
实验显示，聚合酶 θ 在根据 RNA 模板制造 DNA 时的出错率会比根据 DNA 模板制造 DNA 要低，催化前者的效率比后者高，前者的反应速度接近 HIV 使用的逆转录酶。这似乎建立在聚合酶 θ 非凡的结构可塑性上，它可以改变结构来有效对应多种模板，可以在其活性位点内容纳完整的 RNA-DNA 杂交体，这是 HIV 使用的逆转录酶所不具备的特性。
研究人员由此推断聚合酶 θ 在哺乳动物细胞内可能参与 RNA 介导的 DNA 修复，并在小鼠身上进行了实验验证。结论是，聚合酶 θ 能在小鼠体内参与 RNA 介导的 DNA 修复。这项功能也许可以对策“在 DNA 链里混入 RNA 的错误”，提高细胞对这种错误的耐受性。
人体内有聚合酶 θ，你可以推测它能在人体内发挥逆转录功能。当然，这件事还没有在人体内实验验证。
聚合酶 θ 在癌细胞中大量表达，可能发挥其功能促进癌细胞的生长，可能关系到癌细胞对涉及已知 DNA 修复机制的药物的耐药性。下一步可以进行相关研究，看看聚合酶 θ 是否有必要作为抗癌药的新靶点。
如果读者喜欢挑战中心法则的话：
蛋白质自我复制：
2018 年，苏黎世联邦理工学院的研究人员实验证明，短链淀粉样蛋白结构可以指导氨基酸去构建更多的淀粉样蛋白[5]。该团队设计了一系列肽序列来代替 DNA 引物链，将它们与氨基酸和一些起辅助作用的化学物质混合起来。比较这些混合物与没有此种引物的对照组，可以明确证实短肽作为引物的功能。
蛋白质可以指导 DNA 合成：
Rev1 DNA 聚合酶可以以自身为模板在复制链上加一个胞嘧啶，不管有没有鸟嘌呤。Rev1/Polζ 复合物通过直接参与断裂 DNA 修复和泛素化修饰阻断跨损伤 DNA 合成来保持基因组稳定。这其实就是科幻小说谈了几十年的“纳米机器人修复受损 DNA”，只不过可控性远低于预期。这是第一次发现蛋白质可以作为合成 DNA 的模板。
Rev1 在人体内也是存在的，可能与多种癌症有关。它比聚合酶 θ 更能挑战中心法则。
朊毒体没有改变其它蛋白质的分子序列，虽然也经常被视为中心法则的例外，但并不那么严峻。
参考
- ^ O. M. Mazina, H. Keskin, K. Hanamshet, F. Storici, A. V. Mazin, Rad52 inverse strand exchange drives RNA-templated DNA double-strand break repair. Mol. Cell 67, 19–29.e3 (2017)
- ^ https://www.scienceboard.net/index.aspx?sec=ser&sub=def&pag=dis&ItemID=2839
- ^The Central Dogma. This states that once "information" has passed into protein it cannot get out again. In more detail, the transfer of information from nucleic acid to nucleic acid, or from nucleic acid to protein may be possible, but transfer from protein to protein, or from protein to nucleic acid is impossible. Information means here the precise determination of sequence, either of bases in the nucleic acid or of amino acid residues in the protein. https://wellcomecollection.org/works/z3d5fnyg
- ^The central dogma of molecular biology deals with the detailed residue-by-residue transfer of sequential information. It states that such information cannot be transferred back from protein to either protein or nucleic acid. https://doi.org/10.1038%2F227561a0
- ^ https://doi.org/10.1038/s41467-017-02742-3
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