報(bào)道凱斯西儲(chǔ)大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在談及信使RNA(mRNA)如何解譯遺傳密碼中的關(guān)鍵信息時(shí)速度很重要。遺傳密碼是對(duì)維持生命至關(guān)重要的一連串復(fù)雜的指令。發(fā)表在3月12日《細(xì)胞》(Cell)雜志上的研究結(jié)果為科學(xué)家們確定如何更好地操控細(xì)胞來(lái)治療疾病，并最終阻止疾病形成提供了重要的新信息。
凱斯西儲(chǔ)大學(xué)醫(yī)學(xué)院RNA分子生物學(xué)中心副主任、綜合醫(yī)學(xué)科學(xué)部副教授JeffColler博士說(shuō)：“我們發(fā)現(xiàn)遺傳密碼比我們知道的要復(fù)雜的多。有了這一信息，研究人員能夠以一種精細(xì)的方式操縱遺傳密碼獲得更加可預(yù)測(cè)的結(jié)果。”
遺傳密碼是嵌入在DNA中的一個(gè)指令系統(tǒng)。這一密碼告訴了細(xì)胞如何生成蛋白質(zhì)來(lái)控制細(xì)胞功能。mRNA將來(lái)自DNA的指令傳送到核糖體。核糖體翻譯包含在mRNA中的信息，生成指示蛋白。遺傳密碼包含有61個(gè)“密碼子”，每個(gè)密碼子都由三個(gè)核苷酸構(gòu)成，其指示了核糖體如何構(gòu)建蛋白質(zhì)(延伸閱讀：Science顛覆40年認(rèn)知，揭示遺傳密碼的雙重含義)。
這一密碼不僅決定了哪些氨基酸被摻入到蛋白質(zhì)中，它還告訴了細(xì)胞應(yīng)該摻入的速度。有了這一信息，研究人員可以操控遺傳密碼以一種精細(xì)的方式來(lái)達(dá)到可預(yù)測(cè)的蛋白質(zhì)水平。
這項(xiàng)研究工作最重大的突破在于，發(fā)現(xiàn)了遺傳密碼中的所有密碼子以不同的速度被解碼;一些被快速解譯而另一些則被緩慢解碼。mRNA包含的所有密碼子總和決定了其解譯信息的速度。這種強(qiáng)加的限速最終影響了生成蛋白質(zhì)的量。有時(shí)候速度越快越好，是為了表達(dá)高水平的蛋白質(zhì)。有時(shí)候速度越慢越好是為了限制蛋白質(zhì)的量。重要的是，一些密碼子是重復(fù)的——許多的密碼子都具有相同的含義。
Coller和同事們發(fā)現(xiàn)，核糖體差異性地識(shí)別每個(gè)密碼子。一些密碼子識(shí)別的速度快過(guò)其他密碼，這些速度差異是微小的。但跨越整條mRNA,每一個(gè)微小的速度差異都是強(qiáng)有力的累加。
“許多密碼子的意思是相同的，但它們差異性的影響了解譯的速度。因此，我們可以改變mRNA而不改變蛋白質(zhì)序列，使得它高表達(dá)、低表達(dá)或是介于兩者之間。由于我們知道了這一信息，我們可以以任何我們?cè)敢獾姆绞骄_地上調(diào)或下調(diào)蛋白質(zhì)的水平。”
在研究過(guò)程中，研究人員檢測(cè)了細(xì)胞內(nèi)每次轉(zhuǎn)錄mRNA的降解速度。他們尋找了不同的RNAs具有差異穩(wěn)定性的答案。通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，研究人員對(duì)比了mRNAs的半衰期以及這些信息中使用的密碼子。發(fā)現(xiàn)密碼子特性與mRNA信息穩(wěn)定性密切關(guān)聯(lián)。他們最終將這些觀察結(jié)果與mRNA翻譯過(guò)程聯(lián)系起來(lái)。
Coller說(shuō)：“mRNA翻譯和mRNA降解密切關(guān)聯(lián)。這可能對(duì)于科學(xué)家非常有幫助。如果你想一個(gè)基因很好地表達(dá)，你只需要借助所有最佳的密碼子來(lái)得到蛋白質(zhì)序列，這樣既穩(wěn)定了mRNA，又可以使得它被更有效地翻譯。如果你需要讓mRNA以低水平表達(dá)，你可以將一些非最佳的密碼子填充其中。mRNA將無(wú)法得到很好的翻譯并且不穩(wěn)定。進(jìn)化利用了密碼子優(yōu)化來(lái)塑造蛋白質(zhì)組的表達(dá)。具有相似功能的一些基因利用了相似的密碼子;因此，它們以相似的水平表達(dá)。
他的研究發(fā)現(xiàn)具有各種醫(yī)學(xué)實(shí)踐意義。從生物工程學(xué)的角度看，可以應(yīng)用一些分子生物學(xué)技術(shù)來(lái)操控基因包含理想的密碼子，獲得最有利于應(yīng)用的基因表達(dá)模式。從人類生理學(xué)的角度，有可能可以了解每一個(gè)mRNA的限速，并確定這些是否改變了諸如癌癥等一些特異的病變。當(dāng)前，還不清楚在疾病狀態(tài)下密碼子是否傳達(dá)了不同的速度。未來(lái)的研究方向?qū)?huì)是將密碼子速度與特異疾病關(guān)聯(lián)到一起。其還有可能開發(fā)出一些藥物通過(guò)改變解碼的速度來(lái)操控較高或較低的基因表達(dá)。
密碼子的活性也提供了關(guān)于許多未與特定基因突變聯(lián)系起來(lái)的疾病其根源的重要線索。改變密碼子依賴的翻譯速度有潛力深遠(yuǎn)地改變蛋白質(zhì)的功能，且不會(huì)檢測(cè)到任何的原發(fā)突變。問(wèn)題并不在基因本身，而是影響解碼速度的因子。密碼子依賴性的限速有可能是所有疾病狀態(tài)病因的根源。例如，近期的一項(xiàng)研究表明在450多個(gè)不同的癌癥樣本中，一些影響密碼子依賴性限速的因子有可能發(fā)生了改變。
Coller說(shuō)：“一切皆有可能。由于這是一個(gè)新發(fā)現(xiàn)，我們還不知道其潛在意義是什么。下一步是確定解碼速度的改變是否是在人類疾病中改變基因表達(dá)的潛在機(jī)制。”
本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://portlandfoamroofing.com/chuzhong/688514.html
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