核酸的人工合成

以核苷或單核苷酸為原料並且不依靠任何天然模板或引物，採用有機合成反應或酶促合成反應進行的寡核苷酸或核酸大分子的合成。在核酸的理論研究和實際套用上人工合成是一個重要的手段。1957～1965年H.G.科拉納等人設計併合成了由一種、兩種或 3種脫氧核苷酸組成的重複順序的脫氧寡核苷酸片段，並以此為模板用DNA聚合酶和RNA聚合酶進一步複製和轉錄，得到了具有對應的互補順序的長鏈人工信使核糖核酸(mRNA)，再用這種人工mRNA在無細胞體系中進行蛋白質合成。通過分析這樣得到的多肽產物的胺基酸順序和與模板中核苷酸順序的對應關係破譯了遺傳密碼。

介紹

人工合成基因促進了基因工程的發展。如1977年,坂倉等人首先合成了生長激素釋放抑制因子的基因，並使之在大腸桿菌中實現了表達，得到了在大腸桿菌中原來並不存在的活性肽（十四肽）。此後，一系列多肽和蛋白質基因，如胰島素、干擾素和生長激素等的基因相繼被合成，並得到了很好的表達，使得這些原來只能從動物組織中得到的含量不多的蛋白質能以細菌發酵的辦法大量生產。

1981年中國生化學家王德寶等完成了酵母丙氨酸轉移核糖核酸的全合成工作，這是第一個人工合成的具有全部生物活性的RNA分子。

核酸合成包括化學合成和酶促合成兩個方面。

化學合成以核苷或單核苷酸為原料，完全用有機化學方法來合成核酸。由於核苷酸是一個多官能團的化合物，因此,在化學合成中,必須將不希望發生反應的基團保護起來。例如想將圖1 中甲、乙兩個3′-核苷酸連線起來生成3′-5′-磷酸二酯鍵,並且要符合甲在乙前的順序,如果不將某些基團保護起來，勢必會發生許多不需要的副反應干擾產物的生成。在這裡,只希望核苷酸甲的3′位上的磷酸基團與核苷酸乙的5′位上的羥基反應,因此甲的2′和5′-羥基,乙的2′-羥基和3′磷酸基團都必須保護起來,以排除不必要的副反應。又如圖2 所示由核苷酸甲和核苷乙合成二核苷一磷酸的反應式中，R1、R2、R3和R4都是保護基,其作用是使核苷酸甲的3′磷酸基能專一的只同核苷乙的5′羥基反應生成甲-乙順序的3′-5′-磷酸二酯鍵。此外，在核苷酸的鹼基上如果有氨基（如胞嘧啶、腺嘌呤和鳥嘌呤的環外氨基）也必須加以保護。在DNA合成中,由於脫氧核苷的2′位上是氫而不是羥基,就不必保護。

參考書目

王德寶、祁國榮：《核酸結構、功能與合成》、科學出版社，北京，1986。

王德寶等：酵母丙氨酸轉移核糖核酸的人工全合成，《中國科學（B輯）》，1983/5，北京。