打破中心法则,这种生物居然有两种蛋白翻译机制!

【字体: 时间:2018年06月19日 来源:生物通

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  一项研究发现,一种生物打破了中心法则,采用两种不同的翻译系统随机翻译DNA。

  

生物通报道:DNA通常被称为生命蓝图,所谓中心法则是指遗传信息从DNA传递给RNA,再从RNA传递给蛋白质,即完成遗传信息的转录和翻译的过程。

但是一组研究人员第一次发现一种微生物能随机采用两种不同的DNA翻译机制,这打破了原有的法则规律,而且如此一来,就无法完全从DNA序列推测蛋白序列了。

这一研究成果公布在Current Biology杂志上。

DNA→蛋白

所有生物都从父母那里得到了遗传信息,指导细胞如何制造蛋白质。由A,T,C和G代表的四个碱基序列组成的DNA分子,翻译成遗传密码,指导氨基酸序列连接在一起形成各种蛋白质。一般认为任何给定的密码子总是产生相同的氨基酸,比如DNA中的GGA翻译为甘氨酸。

但是来自德国马普生物物理化学研究所的Stefanie Mühlhausen博士和巴斯大学Milner中心的Laurence Hurst教授等人首次发现了一个例外。

研究人员在分析酵母菌群时,发现其中一些物种已经发展出一种不寻常的非通用代码。人类以及物种将密码子CTG翻译为亮氨酸,但一些酵母将其翻译为丝氨酸,还有一些将其翻译为丙氨酸。

这非常奇怪,而且更令人惊讶的是,一种名为Ascoidea asiatica的酵母能随机翻译这个密码子为丝氨酸或亮氨酸。

巴斯大学演化遗传学教授Laurence Hurst说:“这是我们第一次在物种中看到过这种情况。”

“遗传编码的规则是,翻译是确定的,如果你知道DNA,那么就可以分析其蛋白序列。”

随机机制

为了了解这是怎么发生的,研究人员人员分析了tRNA,tRNA的作用就是识别密码子并将氨基酸聚合在一起形成蛋白质链。

马普生物物理化学研究所的Martin Kollmar博士表示:“我们发现Ascoidea asiatica对于CTG中有两种不同的tRNA--一种与亮氨酸连接,另一种与丝氨酸连接。”

“所以当CTG被翻译时,它会随机挑选两种tRNA中的一种,因此在丝氨酸和亮氨酸之间随机选择。”

Stefanie Mühlhausen博士补充说:“将丝氨酸置换为亮氨酸可能会导致蛋白质产生严重的问题,因为它们具有完全不同的特性:丝氨酸常常在蛋白质表面发现,而亮氨酸是疏水性的,经常埋藏在蛋白质内。”

“我们进一步分析了这种奇怪的酵母如何应对这种随机性,发现A. asiatica已经进化为极少使用CTG密码子,特别是在蛋白质的关键部分避免使用CTC密码。”

研究人员估计,随机编码已有1亿年历史,但其他相关的物种进化为失去这种可能存在问题的特征。

Martin Kollmar博士说:“目前还不清楚为什么A. asiatica应该保留这种随机编码这么长时间,也许这种随机性可能存在有益的情况。”

(生物通)

原文链接:

Endogenous Stochastic Decoding of the CUG Codon by Competing Ser- and Leu-tRNAs in Ascoidea asiatica



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