據(jù)悉，自然狀態(tài)下的DNA，會(huì)經(jīng)過(guò)精巧的進(jìn)化來(lái)存儲(chǔ)遺傳信息。而手性倒鏈L-DNA具有相同的信息能力，但耐生物降解，可作為一個(gè)健壯的生物正交信息庫(kù)。在一項(xiàng)新研究中，清華大學(xué)生命學(xué)院朱聽(tīng)課題組的研究人員們用化學(xué)方法合成了一個(gè)90kda的高保真鏡像Pfu DNA聚合酶，它能夠精確組裝一個(gè)千堿基大小的鏡像基因。該實(shí)驗(yàn)中shou次使用的大型鏡像蛋白質(zhì)全化學(xué)合成策略及千堿基長(zhǎng)度鏡像基因的組裝技術(shù)，解決了長(zhǎng)期制約鏡像生物學(xué)領(lǐng)域發(fā)展的大型鏡像生物分子的制備難題。該研究成果以“利用高保真鏡像Pfu DNA聚合酶實(shí)現(xiàn)生物正交的鏡像DNA信息存儲(chǔ)"（Bioorthogonal information storage in L-DNA with a high-fidelity mirror-image Pfu DNA polymerase）為題，于2021年7月29日發(fā)表在Nature Biotechnology雜志上。

研究人員們用聚合酶在L-DNA中編碼路易斯·巴斯德1860年的一段話，這段話第一次提出了生物學(xué)的鏡像世界。為突破全化學(xué)合成對(duì)蛋白質(zhì)大小的限制，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)將嵌合的D-DNA/L-DNA關(guān)鍵分子嵌入到D-DNA存儲(chǔ)庫(kù)中，來(lái)實(shí)現(xiàn)手性隱寫(xiě)。團(tuán)隊(duì)將全長(zhǎng)為775個(gè)氨基酸的Pfu DNA聚合酶分割為長(zhǎng)度為467個(gè)氨基酸和308個(gè)氨基酸的兩個(gè)片段分別合成，將其混合后共同復(fù)性，使其正確折疊為具有完整功能的90 kDa高保真鏡像Pfu DNA聚合酶，為目前已報(bào)道最大的全化學(xué)合成蛋白質(zhì)；研究者還利用該高保真鏡像聚合酶組裝出長(zhǎng)達(dá)1.5 kb的鏡像16S核糖體RNA基因，為目前已報(bào)道最長(zhǎng)的鏡像DNA。此外，他們發(fā)現(xiàn)保存在自然環(huán)境條件下（當(dāng)?shù)爻靥了校┑奈⒘縇-DNA條形碼，在1年內(nèi)仍可擴(kuò)增和測(cè)序；而在相同條件下的D-DNA條形碼，在1天后就已經(jīng)無(wú)法擴(kuò)增。背后原因只有一個(gè)：它們的手性不同。

在研究中，該課題組利用Ultimate^® XB-C4 （4.6*250mm, 5μm）來(lái)監(jiān)測(cè)反應(yīng)的進(jìn)行，并檢測(cè)肽段產(chǎn)品的純度。同時(shí)用制備柱Ultimate^® XB-C4和C18 （21.2*250mm, 5μm或10*250mm, 5μm）來(lái)分離制備粗品肽段和連接產(chǎn)物。

在生物醫(yī)學(xué)研究中，富含二硫的蛋白質(zhì)是有用的藥物或工具分子，但它們的合成由于折疊的困難而變得復(fù)雜。有鑒于此，清華大學(xué)的劉磊教授、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的鄭基深教授等研究人員，使用可移除的O-連接的β-N-乙酰葡萄糖胺策略，實(shí)現(xiàn)了正確折疊的富含二硫鍵蛋白質(zhì)的全化學(xué)合成，該研究成果以“Total Chemical Synthesis of Correctly Folded Disulfide-Rich Proteins Using a Removable O-Linked β-N-Acetylglucosamine Strategy"為題，發(fā)表于2022年1月3日的JACS雜志上。