科技日報北京10月28日電 （記者劉園園）記者28日從西湖大學獲悉，《Vita》期刊刊發了該校遺傳物質表達與重構全國重點實驗室施一公教授團隊一項打破傳統認知的發現：水稻蛋白OsNTP4能夠在體外條件下自主從頭合成RNA（核糖核酸），水稻OsNTP10蛋白、擬南芥AtURT1蛋白同樣具備類似活性。

“RNA是細胞內重要的核酸分子，承擔傳遞遺傳信息、調控基因、參與蛋白合成等功能。以往科學界普遍認為，RNA合成必須依托核酸模板，或是在已有RNA片段基礎上繼續延伸。”該團隊佔謝超副研究員介紹，這項研究成果刷新了傳統認知。

佔謝超說，這項研究的啟動，源於對人體免疫蛋白cGAS的追蹤。cGAS可識別細胞質中異常的DNA（脫氧核糖核酸），啟動先天免疫。但科學界一直沒能在植物裡找到序列相似的同源蛋白。研究團隊希望跳出傳統氨基酸序列比對的思路，借助AlphaFold蛋白結構數據庫，以cGAS催化結構域的三維結構為線索，尋找結構相似的蛋白。

研究人員從水稻、擬南芥、玉米蛋白結構中初步篩選出266個候選蛋白，再依據催化位點篩選得到19個目標蛋白。其中，水稻蛋白OsNTP4進入研究視野——盡管它和cGAS氨基酸序列差異很大，但二者催化中心結構高度相近。

研究團隊原本猜想OsNTP4和cGAS功能相近。cGAS在識別DNA之后，會利用核苷酸生成環狀小分子。他們把4種常見的核苷酸和OsNTP4混合在一起，驗証是否會產生類似的反應。實驗意外發現，其中兩種核苷酸在反應過程中消失，生成了長短在50—300個核苷酸之間的鏈狀產物。研究人員通過不同手段驗証，確認產物是RNA分子。

為証明RNA分子合成活性來自蛋白本身，排除雜質污染，研究團隊耗時近一年開展多重驗証。他們對蛋白做質譜檢測、蛋白酶降解處理，還制備蛋白晶體反復洗滌提純。最終提純后的OsNTP4晶體溶解后，依舊保留合成RNA的能力，証實RNA分子合成活性來自蛋白自身。進一步實驗表明，該能力並非OsNTP4獨有，水稻OsNTP10、擬南芥AtURT1也可以從頭合成RNA。

佔謝超說，目前相關結論均來自體外實驗，這類蛋白在植物細胞內是否發揮同樣作用，仍有待探索。研究團隊將繼續解析反應機理、探明合成RNA的生理功能，同時探究該類蛋白在更多物種中的分布。