清華大學的創造出鏡研究人員制造了一種蛋白的鏡像形式，可以行使兩個最基本生命功能：復制 DNA 并將其轉錄為 RNA。鏡中
來自麻哈佛醫學院（Harvard Medical School）的世界分子生物學家 Jack Szostak 認為，這項工作使得制造鏡像生命形態前進了“一小步”。用鏡他的像酶像哈佛同事 George Church 補充道，“這是制造一個了不起的里程碑。”Church 希望有一天能夠制造出完全的創造出鏡鏡像細胞。
許多有機分子具有“手性”：它們以鏡像方式存在，鏡中而不能重疊，世界正如右手與左手的用鏡手套。但生命幾乎總是像酶像利用一種形式：比如，細胞使用左手型的制造氨基酸，而 DNA 呈右手螺旋卷曲。創造出鏡
理論上，鏡中這些分子的世界鏡像形式應當與常見形式一樣，具有相同的功能，但它們可能對常規病毒及非鏡像世界的酶具有抗性。
這就使鏡像生物化學成了潛在的高利潤行業。柏林的 Noxxon 制藥公司就是這樣期望的。它利用實驗室化學合成方法制造短鏈 DNA 或 RNA 的鏡像形式，稱為（核酸）適體（aptamers），能夠結合到體內蛋白等治療靶點，阻斷其活性。該公司擁有若干種針對人類臨床疾病（包括癌癥）的候選鏡像適體；因為它們并不能被人體的酶降解，效力還可能提升。復制鏡像 DNA 的過程能夠提供更簡單的辦法來制造核酸適體，Noxxon 制藥公司的首席科學家 Sven Klussmann說。
穿越鏡子
研究人員花費了數十年制造大量的鏡像 DNA，所以清華團隊能夠從化學供應商那里訂購到復制鏡像 DNA 所需的大部分原料：待復制的鏡像 DNA 鏈，組成鏡像 DNA 的小分子，以及能夠以正確順序添加小分子的鏡像“引物”鏈。
困難的是制造出協調該復制過程的叫做 DNA 聚合酶（DNA polymerase）的鏡像酶。這需要從右手型氨基酸開始合成，但常用的聚合酶含有六百多個氨基酸——意味著對當前的合成方法來說它們數量過大。
所以清華團隊轉向了已知最小的聚合酶：非洲豬瘟病毒聚合酶 X，它僅含 174個氨基酸。不幸的是，它的合成速度非常慢——大概是因為它太小，合成生物學家 Ting Zhu 說道，他是 Szostak 之前的學生，幫助指導這項工作。該團隊制造了這個聚合酶的鏡像版本并發現，同它的自然構型酶類似，它能夠在約 4 小時內，將含有 12 個核苷酸（構成 DNA 的小分子）的鏡像引物延伸成 18 個核苷酸的鏡像 DNA 鏈；在 36 小時內將其延伸至 56 個核苷酸。
當把這些系統的常見形態與鏡像形態混合在同一個試管中時，兩種復制過程獨立進行、互不干擾。鏡像聚合酶也能夠將鏡像 DNA 轉錄為鏡像 RNA，仍然非常慢。此項工作發表于 Nature Chemistry。
Klussmann 表示，Noxxon 制藥對用更高效的酶來進行此類合成的方法非常感興趣。事實上，Zhu 與其同事接下來希望制造出更高效的聚合酶 Dpo4 的鏡像形式，該酶由 352 個氨基酸構成。
反方向的生命
在論文中，清華的研究人員還試圖探討為何生命的手性呈現現在這樣。這仍然神秘：可能僅僅是出于偶然，也可能由自然中基本的不對稱所觸發。
佛羅里達州阿拉華應用分子進化基金會（Foundation for Applied Molecular Evolution in Alachua）的 Steven Benner 表示，生化上制造出生命的鏡像形式不太可能對解決這個問題有什么啟發。以鏡像方式看，幾乎每個物理過程都相同。唯一已知的例外——稱為“宇稱不守恒”（parityviolations）——存在于亞原子物理的世界。Benner 認為這些細微的差別不能在生化實驗中表現出來。（他也對制造出能夠不被天然酶和病毒隨意降解的 DNA 感興趣，但并非使用鏡像 DNA，他使用非天然小分子合成了人工 DNA。）
Church 的最終目標——制造全鏡像細胞，面臨著巨大的挑戰。自然界中，RNA被復雜的分子機器——核糖體翻譯成蛋白質。Zhu表示，“重構核糖體的鏡像形式這個認為任務將令人望而生畏的”。因此，Church 正試著讓正常核糖體突變，使它能夠處理鏡像 RNA。
Church 表示，誰也說不準哪種方式可能會成功。他提到越來越多的研究人員在作關于生化過程的鏡像形式的工作。“這一領域曾經很少有人關注”，Church 說，“但現在非常活躍。”
作者 Mark Peplow
翻譯 趙琳
審校 譚坤
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