尽管从概念上而言无酶复制RNA是很好理解的,但在实验中复制出足够长的序列来编码一个非常短的核酶仍然具有很大的挑战性。一个重要的原因是无酶反应的序列依赖性。在研究初期,使用的模板是均聚物,如poly(C),但这种均聚物模板并不能作为有效的基因信息;当模板为混合序列时,则会表现出较差的复制效果。时至今日,即使使用预先活化的单体和三聚体的组合,并给它们加上已知的最好的有机离去基团,仍然不能得到超过7个核苷酸的有效复制。
此外,科学家们在研究中发现随着单体浓度的增加,废单体(活化单体的水解产物)会通过占据延伸位点从而抑制活化单体的掺入,这也是无酶复制长度受限的一个原因。这个问题可以通过定时更换废弃单体或在原位重新激活游离核苷酸来解决。而弱碱基配对引起的模板效应较差这一问题,可以通过使用能与链形成更强堆叠作用的“构建模块”来减轻。
斯图加特大学有机化学研究所的Clemens Richert教授采用原位激活、具有强配对能力的构建模块和已知能够支持无酶复制的序列进行RNA无酶复制的研究。除此之外,本文选择了单核苷酸和二核苷酸来克服已知系统的不良性能。最终,以C和G为碱基的二核苷酸混合物在无酶的条件下于水溶液中复制得到了长为12个核苷酸的RNA序列。


在实验部分的最后一个分析中,作者使用了模板22,一个具有十二个碱基的模板。使用C/G所有四种可能的二核苷酸的混合物进行反应,结果显示,对于产物23,检测到了一个清晰可见的峰值,代表着总共延长了十二个碱基(图3F)。


Gabrielle Leveau, Dr. Daniel Pfeffer, Dr. Bernhard Altaner, Dr. Eric Kervio, Franziska Welsch
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202203067







