‎每日资讯速递2026-09-02｜UCSD发现RNA聚合酶可读取八字母扩展遗传密码

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9 月 2 日，加州大学圣迭戈分校（UC San Diego）团队在《自然·通讯》（Nature Communications）发表研究，证实生物体最关键的酶之一——RNA 聚合酶——能够准确读取并转录由八个字母构成的扩展遗传密码，而非仅限于天然的四种碱基。这一发现为利用扩展遗传信息构建新生物系统、开发新型诊疗技术提供了重要的分子基础。

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1. 从四字母到八字母：扩展生命的遗传语言

地球上所有已知生命都使用同一种由四个字母（A、T、G、C）构成的遗传字母表。合成生物学长期追求的目标之一，就是扩展这套"生命语言"——引入人工合成的非天然碱基对，让细胞能够处理更多遗传信息，进而定制出能执行新功能、生产自然界不存在化合物的生物系统。

这项研究聚焦于 RNA 聚合酶——负责读取 DNA、合成 RNA 的关键酶，也是基因表达的第一步。团队通过生化实验与高分辨率冷冻电镜，捕捉了来自大肠杆菌的 RNA 聚合酶如何识别并掺入两种非天然碱基对的精细结构快照。

2. 冷冻电镜揭示 RNA 聚合酶如何"认读"合成碱基

冷冻电镜的结构数据揭示了一个关键发现：RNA 聚合酶识别合成碱基的方式，与识别天然碱基对的方式几乎相同——它通过相同的生物化学与结构信号来"认读"这些非天然字母。这解释了为什么扩展的遗传信息能够被忠实转录。

在另一项发表于 PNAS 的配套研究中，同一团队还发现 RNA 聚合酶可以识别另一对不含氢键、仅靠疏水相互作用结合的合成碱基对。两项工作共同表明，细胞的天然分子机器对扩展遗传密码具有相当的"兼容性"。

3. 从基础研究到肝癌识别与未来疗法

这一工作不止于基础生物学意义。此前已有研究利用扩展遗传字母表制造出能够识别肝癌细胞的合成 DNA 分子；而本次研究通过揭示 RNA 聚合酶如何准确读取并转录非天然 DNA 字母，为未来利用扩展遗传密码开发新诊断、新治疗与工程化生物系统奠定了分子基础。

对从事合成生物学、核酸药物与分子诊断的科研人员而言，这意味着"八字母遗传密码"正从概念走向可工程化的现实。随着细胞机器对非天然碱基的读写能力被逐步阐明，生命科学的"字母表"扩容或将催生一批此前难以想象的新工具与新疗法。

来源：Nature Communications、UC San Diego

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