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      微生物通過使用兩種不同的翻譯來打破“普遍的”DNA規(guī)則
      
			
      
				2019-04-16 10:00:52
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      DNA通常被稱為生命藍圖，但科學家們首次發(fā)現(xiàn)了一種隨機使用兩種不同DNA代碼翻譯的微生物。這一意想不到的發(fā)現(xiàn)破壞了被認為是普遍規(guī)則的東西，因為這種微生物的蛋白質(zhì)無法從DNA序列中完全預測。
      

      微生物通過使用兩種不同的翻譯來打破“普遍的”DNA規(guī)則
      

      來自巴斯大學米爾納進化中心和德國哥廷根馬克斯普朗克生物物理化學研究所的研究人員在“當代生物學”雜志上發(fā)表了他們的研究結(jié)果。
      

      所有生物都從父母那里接收遺傳信息，告訴細胞如何制造蛋白質(zhì) - 在我們體內(nèi)產(chǎn)生化學成分的分子。該遺傳信息包括由分別由字母A，T，C和G表示的四個化學堿基序列組成的DNA分子;遺傳密碼規(guī)定細胞中哪個氨基酸序列連接在一起形成每個蛋白質(zhì)，給出DNA中的基礎(chǔ)序列。
      

      以類似的方式，莫爾斯電碼中的“點點點”轉(zhuǎn)換為S，遺傳密碼也以三個堿基(密碼子)的塊讀取，以轉(zhuǎn)化為一個氨基酸。
      

      最初認為任何給定的密碼子總是產(chǎn)生相同的氨基酸 - 就像點點總是在莫爾斯碼中意味著S.例如，DNA中的GGA翻譯為氨基酸甘氨酸。
      

      然而，巴斯大學米爾納進化中心的StefanieMühlhausen博士和Laurence Hurst教授以及德國哥廷根Max-Planck生物物理化學研究所的Martin Kollmar及其同事之間的合作現(xiàn)在已經(jīng)描述了第一次和意外的 - 在自然代碼中對此規(guī)則的例外。
      

      該小組研究了一組不尋常的酵母，其中一些物種已經(jīng)進化出一種不尋常的非通用代碼。雖然人類(以及其他一切)將密碼子CTG翻譯為氨基酸亮氨酸，但是一些酵母物種將其翻譯為氨基酸絲氨酸，而其他人將其翻譯為丙氨酸。
      

      這本身很奇怪。但該團隊更驚訝地發(fā)現(xiàn)一個物種Ascoidea asiatica，隨機將該密碼子翻譯為絲氨酸或亮氨酸。每次翻譯這個密碼子時，細胞都會拋出一個化學硬幣：頭部為亮氨酸，尾部為絲氨酸。
      

      巴斯大學進化遺傳學教授，米爾納進化中心主任勞倫斯赫斯特說：“這是我們第一次在任何物種中看到這一點。
      

      “我們驚訝地發(fā)現(xiàn)，大約50%的時間CTG被翻譯成絲氨酸，剩下的時間是亮氨酸。
      

      “遺傳學規(guī)范的最后一條規(guī)則，即翻譯是確定性的，已被打破。這使得這個基因組變得獨一無二 - 如果你了解DNA，你就無法弄清楚這些蛋白質(zhì)。”
      

      為了理解這是如何發(fā)生的 - 這種拋硬機制是如何在物理上表現(xiàn)出來的 - 研究小組研究了一種叫做tRNA的分子 - 它們可以作為識別密碼子并將氨基酸組合在一起形成蛋白質(zhì)鏈的翻譯者。
      

      來自哥廷根Max-Planck生物物理化學研究所的Martin Kollmar博士說：“我們發(fā)現(xiàn)，Ascoidea asiatica不同尋常，因為CTG具有兩種tRNA，一種與亮氨酸橋接，一種與絲氨酸橋接。
      

      “因此，當CTG被翻譯時，它隨機選擇兩個tRNA中的一個，因此在絲氨酸和亮氨酸之間隨機挑選。”
      

      來自巴斯大學米爾納進化中心的StefanieMühlhausen博士補充說：“將絲氨酸換成亮氨酸可能會導致蛋白質(zhì)出現(xiàn)嚴重問題，因為它們具有完全不同的特性 - 蛋白質(zhì)表面經(jīng)常發(fā)現(xiàn)絲氨酸，而亮氨酸是疏水性，常埋在蛋白質(zhì)內(nèi)。
      

      “我們研究了這種奇怪的酵母是如何應(yīng)對這種隨機性的，并發(fā)現(xiàn)A. asiatica已經(jīng)進化為很少使用CTG密碼子，特別是避免了蛋白質(zhì)的關(guān)鍵部分。”
      

      研究人員估計，隨機編碼已有1億年的歷史，但其他密切相關(guān)的物種進化成為失去這種潛在問題的特征。
      

      Martin Kollmar博士說：“目前還不清楚為什么A. asiatica應(yīng)該長期保留這種隨機編碼。也許在極少數(shù)情況下，這種隨機性可能是有益的。”
      
			

			
        
      
			
      
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