蛋白质当模板合成 DNA :中心法则的边界被推开

一个不依赖核酸模板的 DNA 合成机器

分子生物学经典中心法则定义：遗传信息沿DNA→RNA→蛋白质单向传递，DNA/RNA 合成必须以核酸为模板，逆转录也仅是 RNA→DNA 的核酸模板依赖过程。

而本次发现的DRT3 细菌抗噬菌体防御系统，彻底改写这一规则：蛋白质自身可直接作为模板，精准指导 DNA 序列合成，实现蛋白质→DNA的全新信息流向。

但2026年4 月16日，斯坦福大学＋ Alex Gao 团队在《 Science 》发表的一项研究，打破了这个"铁律"。
他们在细菌中发现了一种聚合酶，完全不依赖任何核酸模板＋，仅凭蛋白质自身的三维结构＋，就能合成特定序列的 DNA 。
第一作者是华人博士后邓谱涓（ Pujuan Deng )。

1. Drt3a：遵循传统的 “常规选手”

以非编码 RNA（ncRNA）的 ACACAC 序列为模板，按碱基互补配对合成poly (GT) 单链 DNA，完全符合经典逆转录逻辑。

2. Drt3b：颠覆认知的 “颠覆性选手”

• ①无任何核酸模板，模板通道被自身结构阻塞
• ②以活性中心氨基酸残基为 “分子模具”，直接合成poly (AC) 单链 DNA
• ③关键残基Glu26 与 Arg253通过氢键、阳离子 -π 作用与空间位阻，精准控制 A、C 交替掺入，保证序列高度保真
• ④以蛋白质羟基氨基酸为引物，直接启动 DNA 链延伸

3. 最终产物

两条单链退火形成poly (GT/AC) 双链 DNA，像 “分子海绵” 吸附噬菌体关键蛋白，阻断病毒复制，实现抗菌防御。

科学意义：重塑生命认知，开启合成生物学新时代

1. 改写中心法则：首次证实蛋白质可直接指导 DNA 合成，补充生命信息传递的关键缺失环节。
2. 机制独一无二：区别于短片段修饰，Drt3b 可合成数千碱基长、序列特异

3.应用潜力巨大：有望成为下一代基因编辑 / DNA 合成工具，替代昂贵的人工寡核苷酸合成。可用于 DNA 水凝胶、纳米结构、生物材料、药物递送系统研4,。发探索微生物 “暗物质”：提示细菌防御系统中藏有大量未知生化机制，生命奥秘仅揭开冰山一角。

【论文信息】

标题：Protein-templated synthesis of dinucleotide repeat DNA by an antiphage reverse transcriptase
作者：Pujuan Deng, Hyunbin Lee, Carlo Armijo, et al.
通讯作者：Alex Gao（斯坦福大学生物化学系助理教授）
期刊：Science
发表日期：2026年4月16日
DOI：10.1126/science.aed1656
PMID：41990131

备注：图文均源于网络，如有侵权请联系删除。