数十年にわたり生物学の教科書で前提とされてきたDNA合成の原理が見直される可能性が浮上した。新たなDNAを合成するにはDNAやRNAの鎖を鋳型として用いる必要があるとされてきたが、タンパク質構造そのものを鋳型としてDNAを合成する酵素が細菌で発見された。
米スタンフォード大学の研究チームは、タンパク質を鋳型としてDNAを合成する細菌由来の酵素を確認し、研究成果を16日（現地時間）、国際学術誌「サイエンス」に発表した。
従来のDNA合成では、DNAやRNAの鎖が鋳型として機能する。DNAポリメラーゼが元の鎖を読み取りながら適切な塩基を順に結合し、新たなDNA鎖を形成する仕組みだ。RNAを鋳型としてDNAを作る逆転写の過程も同様の原理に基づいている。
研究チームは、細菌のウイルス防御機構を解析する中で、既存の原理から逸脱した「DRT3」と呼ばれる防御システムを発見した。DRT3は2種類の逆転写酵素とRNAからなる複合体で、それぞれ異なる方法で防御用DNAを合成する。
1つは教科書通り、RNAを読んで一本鎖DNAを作る普通のタイプで、もう一つの酵素（Drt3b）は核酸鎖の鋳型を必要とせずDNAを生成する。Drt3bでは、活性部位のアミノ酸がRNA鋳型のように機能しDNA鎖を形成する。すなわち、タンパク質構造そのものがDNAの設計図として働く仕組みだ。
研究チームは、DRT3が複数の細菌で確認されたことから、この新たな合成機構が例外的な現象ではなく、より一般的なプロセスである可能性を指摘した。
DRT3が細菌に感染するウイルスである「バクテリオファージ」をどのように抑制するのかについては、まだ明らかになっていない。研究チームは、DRT3が生成したDNAがウイルスの一部を捕捉して活動を阻害する「分子スポンジ」として機能する、あるいは他の免疫応答を誘導する可能性を示した。
さらに研究チームは、DRT3をCRISPR（ゲノム編集技術）のような新たなバイオテクノロジーツールとして活用できる可能性にも言及した。CRISPRも細菌の防御機構に由来する遺伝子編集技術である。DRT3はDNA合成に必要な機能を単一の複合体に備えており、追加の装置や物質を必要とせず特定の配列を持つDNAを生成できる点が特徴だ。
DRT3の制御方法が解明されれば、目的とする塩基配列を自在に設計する技術の開発につながる可能性がある。
米ハーバード大学医学部のフィリップ・クランジュシュ教授は「画期的な発見だ」と評価した。米マサチューセッツ工科大学（MIT）のアディ・ミルマン博士研究員は「生命情報が核酸からタンパク質へと一方向に流れるという従来の概念に変化が生じた」と指摘した。
研究を主導したスタンフォード大学のアレックス・ガオ教授は「微生物の世界には未解明の生化学反応がまだ数多く存在することを示している」と述べ、さらなる発見への期待を示した。
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