我科研团队发现植物蛋白可从头合成RNA-头条

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记者28日从西湖大学获悉，《Vita》期刊刊发了该校遗传物质表达与重构全国重点实验室施一公教授团队一项打破传统认知的发现：水稻蛋白OsNTP4能够在体外条件下自主从头合成RNA（核糖核酸），水稻OsNTP10蛋白、拟南芥AtURT1蛋白同样具备类似活性。

“RNA是细胞内重要的核酸分子，承担传递遗传信息、调控基因、参与蛋白合成等功能。以往科学界普遍认为，RNA合成必须依托核酸模板，或是在已有RNA片段基础上继续延伸。”该团队占谢超副研究员介绍，这项研究成果刷新了传统认知。

占谢超说，这项研究的启动，源于对人体免疫蛋白cGAS的追踪。cGAS可识别细胞质中异常的DNA（脱氧核糖核酸），启动先天免疫。但科学界一直没能在植物里找到序列相似的同源蛋白。研究团队希望跳出传统氨基酸序列比对的思路，借助AlphaFold蛋白结构数据库，以cGAS催化结构域的三维结构为线索，寻找结构相似的蛋白。

研究人员从水稻、拟南芥、玉米蛋白结构中初步筛选出266个候选蛋白，再依据催化位点筛选得到19个目标蛋白。其中，水稻蛋白OsNTP4进入研究视野——尽管它和cGAS氨基酸序列差异很大，但二者催化中心结构高度相近。

研究团队原本猜想OsNTP4和cGAS功能相近。cGAS在识别DNA之后，会利用核苷酸生成环状小分子。他们把4种常见的核苷酸和OsNTP4混合在一起，验证是否会产生类似的反应。实验意外发现，其中两种核苷酸在反应过程中消失，生成了长短在50—300个核苷酸之间的链状产物。研究人员通过不同手段验证，确认产物是RNA分子。

为证明RNA分子合成活性来自蛋白本身，排除杂质污染，研究团队耗时近一年开展多重验证。他们对蛋白做质谱检测、蛋白酶降解处理，还制备蛋白晶体反复洗涤提纯。最终提纯后的OsNTP4晶体溶解后，依旧保留合成RNA的能力，证实RNA分子合成活性来自蛋白自身。进一步实验表明，该能力并非OsNTP4独有，水稻OsNTP10、拟南芥AtURT1也可以从头合成RNA。

占谢超说，目前相关结论均来自体外实验，这类蛋白在植物细胞内是否发挥同样作用，仍有待探索。研究团队将继续解析反应机理、探明合成RNA的生理功能，同时探究该类蛋白在更多物种中的分布。（记者刘园园）