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为了合成具有构建镜像生物系统目的的手性倒置核糖体，需要制备千碱基长的镜像核糖体RNA，这些RNA构成了镜像核糖体的结构和催化核心，约占其分子质量的三分之二。

2022年10月27日，清华大学/西湖大学朱听团队在Science 在线发表题为“Mirror-image T7 transcription of chirally inverted ribosomal and functional RNAs”的研究论文，该研究用化学方法合成了一个100千尔顿的镜像T7 RNA聚合酶，使酶组装的长镜像基因的全长镜像5S、16S和23S核糖体RNA能够高效、忠实地转录。

该研究进一步开发了多功能镜像T7转录系统的实际应用，如生物稳定镜像核糖开关传感器，无保护的长千碱基L-RNA在水中的长期存储，以及L-核酶催化的L-RNA聚合，以作为基础RNA研究的模型系统。

另外，2022年6月6日，清华大学朱听团队在Nature Biotechnology （IF=55）在线发表题为“Directed evolution and selection of biostable L-DNA aptamers with a mirror-image DNA polymerase”的研究论文，该研究开发了一种“镜像选择”方案，用于定向进化和选择具有镜像 DNA 聚合酶的生物稳定 L-DNA 适体。该研究对结合天然人凝血酶的 L-DNA 序列进行迭代富集和镜像聚合酶链反应 (PCR) 扩增，并结合变性梯度凝胶电泳 (DGGE) 分离单个适体和 L-DNA 合成测序以确定其序列。基于选定的 L-DNA 适体，该研究设计了生物稳定的凝血酶感应器和抑制剂，即使在存在快速降解 D-DNA 适体的人血清的情况下，它们也能在生理相关的富含核酸酶的环境中保持功能。总之，直接从大型随机 L-DNA 文库中镜像选择生物稳定的 L-DNA 适体极大地扩展了可以靶向的生物分子的范围，拓宽了它们作为生物稳定感应器、治疗和基础研究工具的应用（点击阅读）。

2021年7月29日，清华大学朱听团队在Nature Biotechnology 在线发表题为“Bioorthogonal information storage in L-DNA with a high-fidelity mirror-image Pfu DNA polymerase”的研究论文，该研究化学合成了分子量达90 kDa的大型镜像蛋白质：镜像Pfu DNA聚合酶，利用该高保真镜像聚合酶组装出千碱基长度的长链镜像DNA，并开发了基于镜像DNA的信息存储技术。该研究还利用环境水样进行了生物正交性实验，结果表明携带采样地点信息的镜像DNA在从清华园荷塘采集的水样中存放一年后仍能被有效扩增，且其携带的信息仍能被准确读取；而同样存放条件下的天然DNA则在一天后即被完全降解，造成信息丢失。该研究展示了镜像DNA在复杂自然环境中长时间储存信息的能力及广泛的适用性（点击阅读）。

在Louis Pasteur发现分子手性并提出手性倒置生命形式的160多年后，自然界中仍未发现镜像生命。以D-氨基酸和L-核酸为构建单元的体外镜像生物系统的实验室实现(与自然手性的L-氨基酸和D-核酸相反)提供了独特的机会，但仍然具有挑战性。这项工作的一个重要部分是建立分子生物学中心教义的镜像版本。在镜像DNA复制、转录和逆转录之后，下一步是实现镜像翻译。这需要高质量的长L- RNA，如千碱基长的 镜像核糖体RNA (rRNA)，它构成了>2-MDa镜像核糖体的结构和催化核心。高质量长L-RNA的化学合成仍然很困难，因为传统的磷酰化化学只允许高效合成60 ~ 70个核苷酸(nt)。克服这一限制的一种方法是通过镜像聚合酶进行酶转录。之前使用镜像solfataricus P2 DNA聚合酶IV (d-Dpo4-5m-Y12S)的Y12S突变体转录120 nt镜像大肠杆菌(E. coli) 5S rRNA。此外，交叉手性核酶已被开发用于聚合L-RNA。然而，这两种系统都存在效率低、保真度低的问题，而且需要单链L-DNA或L-RNA模板，这些模板很难从聚合的L-RNA中制备和移除。

合成的自然手性和镜像T7 RNA聚合酶（图源自Science）另一种方法是合成噬菌体T7 RNA聚合酶的镜像版本，由于其优异的效率、保真度和启动子特异性，它是实验室中广泛用于体外和体内转录的主要酶。T7 RNA聚合酶使用双链DNA模板进行转录，镜像版本的DNA模板可以通过镜像聚合酶链反应(PCR)很容易组装。然而，全长T7 RNA聚合酶包含883个氨基酸，超出了固相多肽合成(SPPS)和天然化学连接(NCL)相结合的化学蛋白质合成的一般大小限制，使各种镜像酶通常小于~400个氨基酸，或~ 45kda。最近，研究人员应用了分裂蛋白设计和系统异亮氨酸取代来促进90-kDa高保真镜像Pfu DNA聚合酶的全化学合成，从而实现了1.5 kb镜像16S rRNA基因的精确组装。尽管开发了一种用于转录RNA的突变Pfu DNA聚合酶，但转录效率不佳，且制备长单链L-DNA模板困难，可能使这种方法不切实际。研究人员开始使用分裂蛋白设计和系统异亮氨酸替代合成100 kda镜像T7 RNA聚合酶，并测试其高效、忠实转录高质量长L-RNA的能力，如镜像5S、16S和23S rRNA和各种功能的L-RNA。

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