Для создания мРНК-вакцин и персонализированной терапии требуется быстрый, точный и гибкий синтез РНК. Однако природные ферменты, копирующие ДНК (ДНК-полимеразы), не могут создавать длинные и сложные молекулы РНК. «ДНК-полимеразы по своей природе созданы отторгать РНК, — объясняет руководитель исследования Джон Чапут. — Мы преодолели этот барьер не за счёт прямого перепроектирования активного центра фермента, а предоставив эволюции возможность самостоятельно найти неожиданные структурные решения».

Чтобы решить эту проблему, исследователи применили метод направленной эволюции, позволяющий создавать ферменты с новыми свойствами. Такой подход использует естественные принципы отбора, но ускоряет их и направляет в нужное русло.

Команда рекомбинировала родственные гены полимеразы и параллельно тестировала миллионы вариантов на высокопроизводительной платформе скрининга клеток. После нескольких раундов отбора был идентифицирован C28 — полимераза с десятками мутаций, которые совместно обеспечивают эффективный синтез РНК.

Новый фермент работает быстро и с высокой точностью: он синтезирует длинные цепи РНК со скоростью около трёх нуклеотидов в секунду, что близко к природным процессам. При этом фермент умеет использовать химически модифицированные строительные блоки, выполнять обратную транскрипцию, копируя РНК обратно в ДНК, и создавать гибридные молекулы ДНК-РНК. Благодаря такому набору свойств C28 становится ценным инструментом для биотехнологий и медицинских исследований.

Создание C28 имеет большое значение для науки и медицины. Фермент может ускорить разработку мРНК-вакцин, новых терапевтических молекул и персонализированных лекарств.