當一個細胞發(fā)生分裂時，它通過復制DNA而傳遞遺傳信息。化學家們也了解DNA復制。研究小組描述了一種新的復制技術：就像細胞那樣，利用單條DNA鏈作為“主要模板”，但不需要酶。不同于較早期的方法，它允許這條DNA鏈不僅按照大自然偏好的方向，而且按照與當前DNA合成技術相反的方向，進行逐步增長。
在一個細胞內，DNA雙鏈在復制過程期間是按照片段進行區(qū)分的。其中一條鏈作為主模板發(fā)揮作用。聚合酶逐步地將對應的核苷酸接合在一起從而形成新的互補鏈，并且這條互補開始與作為引物的“起始片段”發(fā)生反應。DNA鏈的骨架是五元糖環(huán)和磷酸基因交替排列組成的。DNA鏈連接是在五元糖環(huán)的3'和5'氧原子上形成的。而自然增長是在3'方向發(fā)生。
關于生命起源的一個問題是：在聚合酶存在之前，大自然如何能夠復制DNA或RNA？自從20世紀80年代以來，化學家們利用DNA合成儀產生DNA鏈，但是在沒有模板或引物的條件下，DNA鏈序列是由加入試劑的次序而決定的。只有利用保護性基團抑制不受控制的反應和按照程序加入試劑才能確保堿基序列是正確的。這明顯不是大自然合成DNA的方式。但是當酶不存在時，模板指導的引物延伸在化學上是如何發(fā)揮功能的。
zui近，不同的方法被用來開發(fā)一種被稱作化學引物延伸（chemical primer extension）的技術，這種技術涉及已激活的核苷酸和一種經過稍微修飾的DNA引物的末端發(fā)生反應。研究人員發(fā)現(xiàn)保護性基團是在溫和條件下移除的，這樣利用引物和模板制造出類的DNA雙螺旋不會降解。這允許核苷酸（人5核苷酸酶ELISA試劑盒）和引物末端的反應能夠依照要求被打開和關閉，而且模板鏈上的序列信息能夠逐個核苷酸地被讀取。若要這種技術發(fā)揮作用，模板和引物都被附著到微小球體上。
就像在自動化合成儀中那樣，這些試劑和構建元件能夠在球體上流動。引物通過堿基配對與模板結合。來自周圍溶液中的一個合適的核苷酸?？吭谀０迳舷乱粋€空缺的結合位置上。這個核苷酸隨后通過激活的磷酸單位結合到引物的活性末端。這些應當發(fā)生反應的結合位點發(fā)生化學變化而變得比天然DNA更加活躍。關于這種技術的特別事情是能夠在3'或5'方向控制DNA鏈延伸。在自然中，已知這并不發(fā)生。迄今為止，這種過程仍然非常緩慢，而且局限于較短的序列。通過優(yōu)化反應調節(jié)和更好的自動化來進行改進是可能的。
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