近日，一篇最新发表在《科学》期刊上的研究表明，生命“字母表”迎来了4名新成员，由原先的4个增加至8个。这一发现被誉为生物科学发展的里程碑，意味着宇宙中或许存在其他生命形式，这对外星生命搜寻而言非常重要。

四个元老级天然碱基

生命的物质基础是由基因所构建的，而基因则由4个天然碱基组成，它们的英文代码分别是“C”“G”“T”“A”，对应的中文名字是胞嘧啶、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、腺嘌呤。这四个天然碱基互相旋转跳跃，构成了优雅的DNA双螺旋结构。

四个天然碱基按照一定规律两两配对，配对规则分别是C配G，T配A。C和G之间通过3个氢键相连接，而T和A之间则是通过2个氢键相连接。

依靠这4个碱基的不同排列组合和DNA的甲基化、乙酰化修饰，以及DNA序列的剪接翻译以及翻译后修饰，基因指导着蛋白质的合成和功能调控，控制着人类的生老病死、高矮胖瘦。

即使DNA中不编码蛋白质的碱基序列，也参与着基因的表达调控。基因和环境因素、行为因素共同决定着我们的健康水平。例如，针对怀孕的准妈妈们开展的羊水穿刺细胞学检查和无创遗传缺陷筛查，就是为了排除致病基因导致的出生缺陷。

生命“字母表”翻倍

在生物科学领域，科学家们一直在寻找着除这4个天然碱基之外的其他能构成DNA的碱基。而就在近期，科学家们终于通过人工合成了4个新的碱基，美国科学家史蒂文·本纳将其分别命名为“Z”“P”“S”“B”，它们的配对原则是Z配P，S配B，这4个新碱基之间都是通过3个氢键相连接。

多年来，科学家对于人工合成的碱基进行了多次尝试，直到现在才有所发现。这是因为构成生命基础的基因需要满足多个条件。首先，包含这4个新碱基的DNA结构必须是稳定的，热动力学稳定性是可预测的，并且可以形成DNA双螺旋结构和可以转录成RNA。

在本次实验中，研究人员使用了4个额外的分子(除了G、C、A、T外的另外四个)来制作合成DNA，这样对应的产物就含有一个由8个字母组成的编码，而不是4个字母。随着字母的增加，DNA存储信息的能力也得到了提升。在日语中，科学家将这种新的DNA称为“hachimoji”——即“八字母”DNA。

研究人员用天然和合成的核苷酸碱基创造了数百个“八字母”双螺旋结构。研究人员表示天然DNA具有其他遗传分子所没有的显著特征:稳定而且可预测，这意味着研究人员可以精确预测其在特定温度和环境下的行为，包括何时会降解、何时会重组等一系列自然表现。但研究人员发现“八字母”DNA也可以这样，这代表着研究人员可以找出一套规则来预测这种DNA在不同温度下的稳定性。

DNA序列多样性大大增加

“这次发现认为添加4个合成碱基后仍然可以得到可预测和可设计的遗传密码……是史无前例的。”加州斯克里普斯研究所(ScrippsResearch)的化学教授弗洛伊德·罗默斯伯格说道。弗洛伊德·罗默斯伯格虽然没有参与这项研究，但是他之前发表过有关于“六字母”DNA的研究论文。

经由8个碱基来排列组合，与以前只有4个碱基产生的排列组合产生的信息相比，遗传信息携带的物质基础得到了大大的扩容，由此或许将产生许多具有新的功能的蛋白质分子。此外，这种由8个字母组成的“遗传字母表”将能够储存更多的信息，并且可以更明确地与特定目标相结合。例如，可以用“八字母”DNA与肝癌细胞或炭疽毒素结合，或将其用于加速化学反应。

新加坡生物工程与纳米技术研究所的合成分子生物学家IchiroHirao表示：“通过将字母的数量从4个增加到8个，DNA序列的多样性将大大增加。”此次发现也使人们认识到编码遗传信息的4个天然碱基不再那么神奇了，人类通过自己的力量，也可以合成携带遗传信息的碱基，揭开天然碱基原有的神秘面纱，从而在认识大自然和探索自身的道路上又前进了一步。

10—12个碱基的DNA结构成可能

目前，由这4个新的碱基所编码的基因已可以实现从DNA到RNA的转变，但最关键的一步是DNA的自我复制，这个过程的实现需要DNA聚合酶来进行催化连接，但天然体系里面是没有相对应的DNA聚合酶的，这也是科学家目前亟待跨过的一个瓶颈。

此外，对于未知的DNA碱基可能编码的蛋白质而言，其功能如何，会不会产生具有活性的生物毒性分子，尚不可知。因此，研究对应新型碱基从DNA到蛋白质的过程是暂停的，需要进行安全性评估和审核，才能进一步研究，生物安全是必须审慎考虑的环节。

此外，史蒂文·本纳团队还开发出了其他新碱基对，使创建含有10个乃至12个碱基的DNA结构成为可能。但研究人员仍表示这项研究所取得的突破是概念性的，它第一次展示了含有8种不同碱基字母的DNA，但要实现一个真正的“八字母“合成基因系统，还需要进行更深入的研究探索。

文/重庆青年报记者王婷婷实习生廖婷婷据科普中国网、前瞻网等资料整理

我国科学家发现肝细胞癌治疗潜在靶点发展新型抗癌药物有了重要基础

近日，生命科学研究领域再次传来喜讯。我国科学家在国际权威期刊《自然》杂志上发表了关于早期肝细胞癌蛋白质组研究领域取得突破的论文，文章首次描绘了早期肝细胞癌的蛋白质组表达谱和磷酸化蛋白质组图谱，发现了肝癌精准治疗的新靶点。

近年来，以色谱和质谱技术为核心的蛋白质组学技术的发展，驱动了蛋白质组学研究在深度和广度上的快速增长。2014年，由军事科学院军事医学研究院蛋白质组学国家重点实验室牵头的“中国人类蛋白质组计划”正式启动，这是继基因组计划之后人类全面探索自我奥秘征程中的又一伟大科技工程，也是新世纪第一个国际大型科技合作计划。

截至2018年该项目结题时，研究组已完成构建早期肝细胞癌及癌旁组织、弥漫性胃癌及癌旁组织、肠型胃癌及癌旁、肺腺癌及癌旁、胰腺导管腺癌及癌旁、食道鳞癌及癌旁、结肠腺癌及癌旁、肾透明细胞癌及癌旁等疾病组织的深度覆盖蛋白质表达谱，数据量达到45.6TB。在高置信度水平上，定量鉴定人类表达蛋白质15553种，并获得疾病组织信号网络调控蛋白表达变化规律，实现了对潜在分子标志物和候选靶标的深入发掘。

据2018年的全球肿瘤统计数据显示，肝癌在全球范围内的发病率位居恶性肿瘤的第五位，致死率居第二位。“如何准确识别出这群预后较差的早期肝癌患者，并提供有效的靶向治疗，是当今世界肝癌早诊早治剩下的‘硬骨头’。”论文通讯作者、复旦大学附属中山医院院长樊嘉院士说。

在此次论文研究中，科研人员根据101例早期肝细胞癌及配对癌旁组织样本的蛋白质组数据，将目前临床上认为的早期肝细胞癌患者，分成了三种蛋白质组亚型，而不同亚型的患者具有不同的预后特征，术后需要对应不同的治疗方案。第一类患者仅需手术，防止过度治疗；第二类患者则需要手术加其他的辅助治疗；而第三类患者占比30%，术后发生复发死亡的危险系数最大。

科研人员发现，在第三类患者的蛋白质组数据里，胆固醇代谢通路发生了重编程，其中候选药靶胆固醇酯化酶的高表达具有最差的预后风险。而通过抑制候选药靶——胆固醇酯化酶SOAT1，能减少细胞质膜上的胆固醇水平，有效抑制肿瘤细胞的增殖和迁移。

此后，研究人员通过进一步的研究发现，SOAT1的一种小分子抑制剂“阿伐麦布”在肝癌患者的人源肿瘤异种移植模型上表现出良好的抗肿瘤效果，表明“阿伐麦布”有望成为治疗预后较差肝细胞癌患者的潜在靶向治疗药物。研究团队还首次发现胆固醇代谢途径重编程与肝细胞癌之间的直接联系，证实胆固醇酯化酶在肝癌发生中的重要意义。

论文通讯作者、军事科学院副院长表示“借助患者群蛋白质组学海量数据，我们发现胆固醇酯化酶可用于早期肝癌的分型、预后及靶向治疗，其蛋白质的高表达在头颈癌、胃癌、前列腺癌、肾癌和甲状腺癌中均和患者的较差预后正相关，为发展新型抗癌药物提供了重要基础。”

文/重庆青年报记者王婷婷实习生廖婷婷据新华网、央视网等资料整理