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Taq|基因测序助力个性化医疗

在近日一项发表于《科学进展》的研究中 ， 美国加利福尼亚大学尔湾分校（UCI）化学系、物理与天文学系的研究人员 ， 揭示了DNA测序关键酶的新细节 。 该发现是向个性化医疗的一次飞跃 ， 届时医生能够根据患者个体的基因组设计治疗方案 。
“酶通过催化化学转化而使生命成为可能 。 ”UCI化学教授、研究合著者Greg Weiss说 ， “我们真正感兴趣的转化过程对地球上所有生命至关重要 ， 即DNA复制和修复过程 。 ”
UCI团队的研究对象是Taq酶 。 它是具有热稳定性的DNA聚合酶 ， 可以复制DNA 。 从法医学研究到新冠病毒检测运用的聚合酶链式反应（PCR）技术都离不开Taq 。
研究小组发现 ， 有助于产生新的DNA拷贝的Taq ， 其行为与科学家之前认为的完全不同 。 Weiss解释说 ， 比起一台高效、不间断生产的DNA拷贝机 ， Taq更像一位随性的购物者 ， 游荡在商店中 ， 把所见之物全部扔进购物车 。
“这种酶不会精挑细选 ， 它每成功添加一个片段的同时会捕获几十个不匹配的片段 。 ”Weiss说 ， “就像购物者检查清单一样 ， 这种酶根据它试图复制的DNA序列检测每个不匹配的部分 。 ”
此前的研究已知Taq最终会筛选掉任何不匹配的片段 ， 这是成功复制DNA序列的关键 。 但在这项新研究中 ， Taq筛选出正确碱基的频率让人惊讶 。
“就像购物者在只需要一罐罐头的情况下抓起了半打相同的罐头 ， 然后对所有罐头测试 。 ”Weiss解释道 ， Taq的工作效率远低于它本可以做到的 。 这项工作可以用来开发改进版的Taq ， 使其在复制DNA时减少时间的浪费 。
如果科学家了解Taq的功能 ， 就能更好地了解一个人的测序基因组的准确程度 。 “人的基因组略有不同 ， 在不同的地方有不同的突变 ， 其中一些突变与疾病有关 ， 而另一些则完全无关 。 要想真正搞清楚这些差异在合理用药方面是否重要、是否攸关健康 ， 首先需要准确了解这些差异 。 ”共同通讯作者Philip Collins说 。
这项研究的影响不限于医学 ， 每一个依赖于DNA精确测序的科学领域都将从对Taq工作原理的深入理解中受益 。 （徐锐）
相关论文信息：
https://doi.org/10.1126/sciadv.abl3522
【Taq|基因测序助力个性化医疗】《中国科学报》 (2022-03-15 第1版 要闻)

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