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具有RNA切割活性的TNA酶 负责人：王月瑶 TNA被视作地球早期生命进化过程中RNA的前体，作为遗传物质的一个要求是能够折叠形成具有催化活性的高级结构。在这项课题中，我们通过体外筛选的技术手段，获得了具有具有RNA切割活性的TNA酶。该TNA分子可以特异性识别并切割耐药性相关的突变蛋白的mRNA序列，而对野生型基因没有切割效果。我们首次证实了TNA可以折叠成具有催化活性的三维结构，为TNA作为早期生命形式的遗传物质提供了实验证据。这项工作发展的TNA酶分子，还可以作为一种更稳定的新型基因沉默工具，用于靶向调控细胞内RNA的功能。
TNA的化学结构及具有RNA切割活性的TNA酶 催化3’-5’ RNA连接的TNA酶的筛选 负责人：王瑶 TNA被认为是RNA进化过程的前体分子，因为TNA具有与天然核酸类似的碱基配对能力，而且TNA的糖环由简单的四碳糖形成。作为原始生命形式的遗传物质，TNA需要能够像RNA一样折叠形成功能性的高级结构，例如核酸适体和核酸酶。本课题旨在探索TNA分子是否能够催化RNA连接反应、产生长链RNA。具有RNA连接酶活性的TNA酶分子的鉴定，一方面，将加深我们对核酸酶结构功能的理解，为TNA作为RNA进化的前体分子、TNA作为原始生命形式的遗传物质，提供实验证据。另一方面，能够提供生物稳定性高的RNA操作工具，为构建基于人工核酸的RNA剪接体系打下基础。
具有RNA连接酶活性的TNA分子的体外筛选 具有催化RNA连接反应活性的TNA酶的筛选 负责人：孙昕 目前可以通过核酶或脱氧核酶对RNA进行剪切或连接从而达到基因编辑的目的。利用天然或人工筛选的RNA裂解酶在裂解RNA后通常产生5’的环磷酸末端，后续进行RNA连接时，我们通常希望产生天然的3’-5’连接的结构。核酶或脱氧核酶易被体内的核酸酶降解，不利于体内的基因编辑。苏糖核酸（TNA）被认为是RNA前体，具有与脱氧核糖不同的骨架，不易被核酸酶识别，具有较高的稳定性，被认为是较好的基因编辑工具。在这个课题中，我们希望通过体外筛选产生对RNA的5’环磷酸末端与3’羟基末端进行天然 3’-5’连接的TNA酶，从而实现对组织蛋白酶A进行基因编辑。
催化RNA连接反应的TNA酶的体外筛选 催化TNA连接反应的TNA酶 负责人：王月瑶 TNA被视作早期生命形式的遗传物质。TNA既具有碱基配对的性质，还能够折叠形成功能性的高级结构，包括特异性亲和能力和催化活性。在核酸酶的催化活性类型中，能够催化自我复制的活性具有极大的生存和进化优势，因此本课题旨在探索TNA是否具有催化TNA发生连接反应酶活性。具有TNA连接酶活性的TNA分子的鉴定，将为前TNA作为早期生命形式的遗传物质提供实验支持。
糖环兼容的核酸酶的达尔文进化支持TNA是RNA的前体 负责人：魏东瀛 TNA凭借其结构更简单、能与自身及天然核酸互补配对、可以折叠成具有功能的二级结构等优点被部分学者认为是RNA的前体物质。但该假说尚缺乏有力依据，且即使TNA是RNA的前体，两者之间是如何实现转化的，是逐步替换还是完全取代也尚待研究。其中逐步替换的观点更存在争议，由于两者结构的差异，如果苏糖核苷酸被部分取代为核糖核苷酸，苏糖核苷酸原有的催化活性会丧失。因此本课题计划利用体外达尔文进化的方法筛选获得具有相同序列、相同催化活性的ribozyme与TNAzyme，为TNA是RNA的前体物质的假说提供依据，同时探究完全替代假说的可行性。
兼容不同骨架的核酸酶的体外筛选 含非天然碱基对的人工噬菌体的设计合成 负责人：王月瑶 非天然碱基对能够丰富遗传字母表，产生新的遗传密码，进而指导含非天然氨基酸的新型蛋白质的产生，赋予生命体新的性质和功能。本课题计划在噬菌体的基因组中引入非天然碱基对，构建人工噬菌体。这种人工噬菌体可产生含非天然氨基酸的新型蛋白质，用于耐药病原菌的防治。由于这种人工噬菌体的复制需要外源添加非天然碱基对，所以生物安全性也更好，此外，含非天然碱基对的人工噬菌体的构建，也有助于揭示人工噬菌体在宿主细菌中的扩展、表达、组装等分子机制。
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