生物工程的革命：细菌助力DNA-蛋白质杂交分子的大规模合成

在科学探索的偶然与勤奋交织的旅程中，研究人员们取得了一项革命性的突破：他们现在能够构建出一种生物杂交分子，这种分子巧妙地融合了DNA的精准定位能力与蛋白质的多功能性。在最近的一项研究中，科学家们揭示了一种全新的方法，使得这些复杂的生物分子不再需要逐一合成，而是可以通过自然过程，借助细菌的分子构建能力，高效地产生大量潜在的治疗性DNA-蛋白质杂交分子库。

这项突破性的研究成果已在《Nature Chemical Biology》杂志上发表。伊利诺伊大学香槟分校的生物化学教授Satish Nair解释说：“在生物学中，核酸和氨基酸是两个最为基本的组成部分。核酸用于制造RNA和DNA，而氨基酸则是构成蛋白质的基石。这两类生物分子的功能迥异，但化学家们多年来一直在尝试将它们融合于同一分子之中。设想一下，如果我们能够制造出一种复杂的蛋白质，并在其上附着核酸，使其能够精确地定位到我们希望的特定区域，那么我们就能够创造出一种精准的药物。”

这些药物有潜力中断细胞内促进疾病发展的多种过程，例如阻断突变基因的转录，或结合致病性非编码RNA分子以抑制其活性。

这一发现的起点是一个偶然的机遇。Nair教授和他的团队在寻找与金属结合的蛋白质时，偶然注意到英国诺维奇的约翰英纳斯中心的一个团队报告了一种由细菌产生的有趣分子，这种分子似乎是DNA与蛋白质的混合体。

伊利诺伊大学的研究小组随后联系了英纳斯中心的科学家Natalia Vior和Andrew Truman，建议他们重新审视这种分子，以验证其是否真的如表面所见。一旦这一初步发现得到证实，美国和英国的科学家们便联手进行了深入的分析，以揭示这种杂交分子的形成机制。

发现一种天然存在的DNA-蛋白质杂交体，并掌握如何诱导细菌制造这种杂交体，将极大地简化目前繁琐且劳动密集型的制造过程。

Nair教授指出：“全球许多顶尖实验室一直在使用各种合成化学方法来制造生物杂交分子，这些方法在概念验证上是有效的。但问题在于，你无法大规模地进行这样的合成。你不可能制造出1亿种化合物，因为那意味着你需要进行1亿次化学合成。”

在一系列精心设计的实验中，Nair教授及其同事发现，两种细菌酶共同作用，能够将某些肽转化为DNA-蛋白质杂交体。第一种酶YcaO能够修饰肽中的氨基酸，将其转化为类似碱基的环状结构，从而使DNA和RNA能够与其他DNA或RNA分子配对。第二种酶则是一种蛋白酶，它能够切断新修饰分子的一部分，将其转化为功能完备的核碱基-蛋白质杂交体。

该团队展示了仅通过添加三种成分——原始肽和两种酶——就能在试管中实现这一转化过程。而且，他们还证明了这一过程可以由大肠杆菌来完成。

Nair教授表示，理解这一过程将使实验室能够创造出能够附着在基因组的任何区域或细胞中的任何RNA分子上的杂交分子。利用细菌来简化这一流程，将显著加快新发现的步伐。“现在，我们要开始加速前进了，”他满怀信心地说。