合成核糖核酸（RNA），通常需要作为“图纸”的模板（template），或供延长的现成链条。如果连起步用的引物（primer）也没有，蛋白还能把原料串起来吗？作者在三种植物蛋白中发现了这种体外能力，并用多组实验追查它是否真实。

1｜研究结果是什么

作者寻找与人类酶催化结构相似的植物蛋白，却发现水稻OsNTP4具有意外能力：不添加模板或引物，直接把游离核苷三磷酸（nucleoside triphosphate，NTP）合成RNA。核心问题随之变成：这些产物是新合成的，还是蛋白样品夹带核酸被继续延长？作者通过产物鉴定、位点突变和多重污染排查，支持反应来自OsNTP4自身；另一种水稻蛋白OsNTP10和拟南芥蛋白AtURT1也表现出类似活性。它们原本属于给已有RNA“加尾”的酶家族，如今增加了从头合成的功能，但植物体内是否使用这项功能尚不清楚。

一句话核心发现：水稻OsNTP4、OsNTP10和拟南芥AtURT1在体外能够无需核酸模板和引物，直接将游离核苷三磷酸连接成RNA。

2｜研究方法是什么

先找结构相似的候选蛋白

• 作者以人环鸟苷酸—腺苷酸合酶（cGAS）为线索，比对水稻、拟南芥和玉米的预测蛋白结构。
• 从266个初始候选中，依次按结构相似度、三个酸性催化残基筛到19个，选择OsNTP4实验。这些候选与人源酶的平均序列一致性仅约15%，说明结构能提供序列之外的线索。

不加核酸，检查是否生成长链

• 研究者在大肠杆菌中表达OsNTP4，经过三步纯化，以5微摩尔每升的酶、各2毫摩尔每升的四种NTP，在37℃反应12小时，不加核酸模板或引物。
• 色谱分离和变性凝胶电泳检测发现，产物多数长约50—300个核苷酸，无蛋白对照没有相应产物。单独测试原料时，含尿嘧啶的底物最易被利用，含鸟嘌呤的底物产量低、产物短。

证明产物是RNA，并寻找催化所需条件

• 产物对核糖核酸酶（RNase）敏感。作者再用核磁共振（NMR）分析分别由含尿嘧啶、腺嘌呤或胞嘧啶的NTP生成的产物，检出标准的3′—5′磷酸二酯键（phosphodiester bond）。
• 同时去掉镁、锰离子后反应停止；分别改变三个保守天冬氨酸也使酶失活，而改变一个表面位点基本不影响活性，支持反应依赖特定催化中心。

重点排查是否混入核酸或其他酶

• 质谱（mass spectrometry，MS）测得的蛋白分子量与理论值吻合，未见共价连接的额外基团。作者又先消化高浓度蛋白，再检测释放物，未检出携带的游离核苷酸或短核酸。这一步用于检查样品是否自带了起始材料。
• 更有说服力的是，将该酶的催化部分结晶、洗涤三次后再溶解，仍能合成RNA；同一液滴无晶体区域的对照没有相应产物。这些互补证据有力支持活性来自该酶自身，使污染解释更难成立。

检验这是否只是一个蛋白的特例

• 作者根据序列和结构关系，纯化水稻OsNTP10全长蛋白及拟南芥AtURT1的催化部分，重复无外加核酸的实验，两者也能生成RNA。
• 三种蛋白还都能延长已有RNA，说明从头合成与末端加尾可以共存。结果不再局限于一个蛋白，其他结构候选的功能仍需验证。

读取产物序列，观察是否存在偏好

• 作者给OsNTP4产物加尾，经逆转录、扩增后测序，得到950条可分析序列，长度约20—593个核苷酸，尿嘧啶占56%，并有反复出现的短序列。
• 这些序列包含不同碱基，提示该酶不仅能制造单一重复链，同时也表现出原料偏好。但加尾、逆转录和扩增都可能改变被读到的分子组成，作者明确将这些结果视为初步描述，尚不能完整代表原始RNA产物。

方法主线：结构筛选找到候选，体外反应发现新活性，化学鉴定和污染排查确认反应，再用相关蛋白验证与序列分析界定其适用范围和产物特征。

3｜创新性和影响力

价值在于为植物末端转移酶补充了一项无需模板或引物的RNA合成能力，并用化学结构和多重纯化证据提高结论可信度。同期已有相似的人源酶报道，因此贡献应定位于植物体系的拓展与验证。研究也留下了两个关键问题：第一个连接键如何形成，植物细胞是否确实产生依赖这些酶的RNA。现阶段，序列偏好尚不足以实现指定序列的合成；它与生命起源的联系，也仍需独立证据支撑。

4｜文章信息

英文标题：De novo RNA synthesis from free nucleotides by a family of conserved plant proteins中文译名：一类保守植物蛋白利用游离核苷酸从头合成RNA

期刊：VitaOnline：2026-10-20。vita-journal.comDOI：10.15302/vita.2026.10.0078共同第一作者：Ruonan Li；Changzeng Yu通讯作者：Xiechao Zhan；Yigong Shi单位：中国西湖大学生命科学学院、遗传物质表达与重构全国重点实验室、浙江省结构生物学重点实验室。