Only Perception: 科學家在細菌中發現新的基因轉譯控制機制

2008-03-11

科學家在細菌中發現新的基因轉譯控制機制

A new control mechanism for genetic code translation discovered in bacteria
http://www.physorg.com/news122214552.html

February 14, 2008

幾乎所有的生物，從細菌到人類，共享同樣的遺傳密碼，一組普適性的指令用來將 DNA 或 RNA 序列轉換成蛋白質，生命的「基石」。確認這套轉譯遺傳密碼的系統在人類與其他生物之間（此例中是細菌）的演化差異相當有用，例如，設計新的抗生素。

在 Institute for Research in Biomedicine（IRB 巴塞隆納）的研究者發現一種必要的分子程序，即確定蛋白質合成的開始，直到現在均認為所有現存生物都相同，在 Mycoplasma penetrans（穿透菌質體，一種人類病原體，會影響呼吸道）這種細菌中有所不同。M. penetrans 影響免疫衰弱的病人，例如那些受 HIV 感染者與某些癌症病患。這項研究結果發表於最新一期 Molecular Cell。

這篇研究的領導者，Lluis Ribas de Pouplana，IRB Barcelona 的研究者，同時也是 Gene Translation Laboratory 的首腦解釋，"我們的研究強化此理論，初始遺傳密碼的許多構成要素（在 35 億年前建立）已分別在不同的演化分枝成熟：細菌、古菌與真核生物。" 遺傳密碼的起源是演化生物學中的一種議題，在其中大部分的問題仍沒有解答。"轉譯機制是如此複雜、如此的普適以及如此的必要，因此很難去想像它如何產生與演化。感謝這些發現，我們能觀察到遺傳密碼與蛋白質翻譯系統，並不如之前所認為的那樣普適，而此翻譯系統某些關鍵元件的出現，顯然遲了許多，" Ribas 下結論道。

事實上，這些研究者所發現的是某種機制當中的差異，細菌用以區分蛋胺酸（methionine）與異白胺酸（isoleucine），這二種構成蛋白質不可或缺的必需胺基酸。特別的是，蛋胺酸是種普遍用來起始蛋白質形成的胺基酸。

一種規模過大的酵素：此發現的假線索

如同通常在科學中所發生的，這種新機制的發現是個偶然。研究者正在研究一種酵素，稱為蛋胺酸-tRNA-合成物（methionine-tRNA-synthetase，MetRS），那可在所有現存生物體內發現，不過在 Mycoplasma 細菌中它有某種延伸，使它變得更大。"我們正在研究這種酵素，以便闡明這種延伸的的功能，" Ribas 解釋。 MetRS 的功能在所有生物體內是取得蛋胺酸，並將其附加在蛋胺酸的 RNA 轉錄上。以便告知細胞，它何時必須開始某種蛋白的形成。這種任務相當複雜，因為異白胺酸的 RNA 轉錄幾乎是一樣的。"我們看見 Mycoplasma 的酵素以一種更加簡單且熟練的方式區分蛋胺酸與異白胺酸之間的 RNA 轉錄，那至今可在其他生物體內觀察到。"

最具邏輯的推論是，這種酵素的延伸是這種與眾不同識別系統的關鍵部份。然而，當研究者在實驗室移除這種延伸後，在這二種 RNA 轉錄之間的選擇繼續運作的完美無暇。"我們仍確實知道這種酵素的延伸在 Mycoplasma 當中的作用，旦在此同時，我們於轉譯系統中發現了一種新的控制機制，此外，我們也觀察到亦由其他細菌所共享。" 這項發現對於遺傳密碼的演化，貢獻了一種改善過的了解，也證明它的可塑性。"依我所見，遺傳密碼所展現出來某種程度的複雜性，是種主要的參數，那決定哪種生物開始演化的點，" 研究者解釋道。人類病原體與人類新陳代謝之間的根本差異，很可能代表著治療傳染之新療法的發展關鍵。

※ 相關報導：

＊ An Operational RNA Code for Faithful Assignment of AUG Triplets to Methionine
http://www.molecule.org/content/article/abstract?uid=PIIS1097276508000634

Thomas E. Jones, Cassidy L. Brown, Renaud Geslain,
Rebecca W. Alexander, and Lluis Ribas de Pouplana
Molecular Cell, Vol 29, 401-407, 15 February 2008