研究人員發(fā)現(xiàn)密碼子包含蛋白質(zhì)合成速度信息

ELISA試劑盒加州大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了隱藏在遺傳密碼中以前從未被認(rèn)識到的信息。他們的這一發(fā)現(xiàn)得歸功于加州大學(xué)開發(fā)的一種叫做核糖體作圖（ribosome profiling）的技術(shù)，該技術(shù)可對活細(xì)胞內(nèi)的基因活性進(jìn)行測定—包括基因所編碼的蛋白質(zhì)翻譯的速度。

通過對細(xì)菌中蛋白石產(chǎn)生的速度進(jìn)行測定，該研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，細(xì)微的遺傳變化都會帶來強(qiáng)烈的影響，即便是看起來并不怎么重要的、被稱為“無表型突變"—即對基因中的某個堿基進(jìn)行替換而不改變zui終的基因產(chǎn)物—的遺傳改變也是如此。令人驚訝的是，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)這些改變可導(dǎo)致蛋白質(zhì)速率降低到正常速度的十分之甚至更低。

發(fā)表在Nature上的 研究論文稱，這種速率的變化是由冗余密碼子—組成遺傳密碼一部分的小段DNA—中所包含的信息引起的。它們被認(rèn)為是“冗余的"是因為它們此前被認(rèn)為其含有的信息只是簡單重復(fù)，而非*的結(jié)構(gòu)。

該新發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了生物學(xué)中盛行了半個世紀(jì)的基本假說。ELISA試劑盒這還可能幫助加速蛋白質(zhì)的工業(yè)，這對于生物燃料以及用于治療許多常見疾病（從糖尿病到癌癥）的生物藥的來說影響深遠(yuǎn)。

“遺傳密碼一直被認(rèn)為存在富余現(xiàn)象，但冗余密碼子顯然并非*一樣，"加州大學(xué)霍華德?休斯醫(yī)學(xué)研究所的Jonathan Weissman博士說。他說道：“我們以前對該規(guī)則了解不多。"

不過現(xiàn)在新的研究表明，自然選擇也在冗余密碼子中基于遺傳速度及遺傳意義而發(fā)生著。

舉個相似的例子，一個人在向朋友發(fā)短信時可能選擇用“NP"帶代替“No problem"。這兩者所代表的意思是一樣的，但是打NP明顯要比打No problem快的多。

關(guān)于DNA密碼子

地球上的所有生命都將遺傳信息儲存在DNA中（某些病毒將遺傳信息存在RNA中）并將DNA所攜帶的信息表達(dá)為蛋白質(zhì)，以此而構(gòu)建細(xì)胞組分、執(zhí)行生命的遺傳指令。

地球上所有器官中的所有組織中的每一個活細(xì)胞都在持續(xù)地進(jìn)行基因表達(dá)并翻譯為蛋白質(zhì)，貫穿著每個生命的整個生命周期。我們所消耗的大量能量無非就是這些基本過程所提供的。

遺傳信息是一套基本的指導(dǎo)DNA翻譯為蛋白質(zhì)的通用指令信息。DNA基因由四種被稱為堿基或核苷酸（通常由A、G、C、T四個字母表示）組成。但是蛋白質(zhì)是由20種不同的氨基酸組成的。

要編碼所有20種氨基酸，遺傳密碼需要每次讀取基因上3個堿基來對應(yīng)蛋白質(zhì)中的一個氨基酸。這種三聯(lián)的DNA堿基就被稱為密碼子。不過由于四種堿基進(jìn)行三三組合可形成64種可能的組合，而生命所需的氨基酸僅20種，密碼子的數(shù)量超過了需求量。故同一種氨基酸會對應(yīng)著這64個密碼子中的數(shù)個密碼子。

科學(xué)家們50年前就知道了這種密碼子的富余現(xiàn)象，但是直到zui近幾年，越來越多生物（從家養(yǎng)的犬類到野生的老鼠）的基因組被解碼，科學(xué)家們已經(jīng)意識到，并非所有富余的密碼子都發(fā)揮等同的作用。

ELISA試劑盒許多的生物會明顯偏好編碼同一個氨基酸的數(shù)個密碼子中的其中一個，即便是在不管選用哪個密碼子其結(jié)構(gòu)都相同的情況下。這就出現(xiàn)一個無法回避的問題：既然富余的密碼子作用都是一樣的，為什么自然選擇會對其中一個有偏好。新的研究地回答了這個問題。