http://phys.org/news/2015-01-defying-textbook-science-role-proteins.html
January 1, 2015
打開任何一本生物學概論，你會先學到的其中一件事是我們的 DNA 拼寫出製造蛋白質的指令，而蛋白質這種微小的機器，在我們身體的細胞內幹了許多活。一項於 1/2 發表在 Science 期刊上的研究，挑戰了教科書科學，首度證明蛋白質的建構基石，胺基酸（amino acids），可在沒有藍圖 -- DNA 與中間模板 mRNA（信使 RNA）-- 的情況下被組合。一個研究團隊觀察到一個例子，其中有一個蛋白質指定（specifies）那種胺基酸要被加入。
"這個令人驚訝的發現反映出我們對於生物學的理解有多麼不完整，" 第一作者 Peter Shen, Ph.D.表示，猶他大學生物化學博士後研究。"大自然的能力超乎我們想像。"
為了能從正確的角度來看待這項新發現，把細胞想成一家運作良好的工廠也許有幫助。核糖體（Ribosomes）是蛋白質生產線上的機器，根據遺傳密碼將胺基酸以特定方式連接在一起。當某些地方出錯時，核糖體會暫停，而品管員會聚集到該處。為了解決混亂，核糖體會被分解，藍圖會被放棄，而生產到一半的蛋白質會被回收。
不過，這項研究揭露了品管團隊成員之一，一種令人驚訝的角色。人身上保有源自酵母的蛋白質稱為 Rqc2。在不完整的蛋白質被回收前，Rqc2 會反覆「指示」核糖體以任意次序添加（20 種胺基酸中的）二種特定胺基酸 -- 丙胺酸（alanine）與蘇胺酸（threonine）。試想一條自動化生產線，在失去指令的情況下還持續進行下去。它選它所能選的，然後這樣巴下去（slaps it on）：喇叭-車輪-車輪-喇叭-車輪-車輪-車輪-車輪-喇叭。
"在這個例子中，我們有一種蛋白質扮演了一個通常由 mRNA 所扮演的角色，" Adam Frost, M.D., Ph.D. 表示，UCSF 的助理教授以及猶他大學生物化學合聘教授。他與 Jonathan Weissman, Ph.D.，UCSF Howard Hughes 醫學研究所的研究者以及史丹佛大學的 Onn Brandman, Ph.D. 同為該論文資深作者。"我愛這個故事，因為它模糊了我們所以為的、蛋白質所能做到的界線。"
如同一輛汽車半成品，在某一端尾隨著額外的喇叭與車輪，一個縮水的蛋白質，後面跟著一段顯然是隨機順序的丙胺酸與蘇胺酸，看起來就很奇怪，而且那也許無法正常運作。但這種無意義的順序很可能具有特定目的。這種編碼能標示這個蛋白質半成品必須被銷毀，也有可能是某種檢測核糖體是否能正常運作的測試的一部份。證據指出，這兩種程序在阿茲海默症（Alzheimer's）、漸動人（ALS）或亨丁頓舞蹈症（Huntington's）這樣的神經退化性疾病中是有問題的。
"這項研究有許多有趣的影響，而且如果我們沒有跟隨著我們的好奇心，這些都不會成為可能，" Brandman 說。"「發現」的主要驅力是探索你所看見的，而這正是我們所做的。這件事永遠不會有替代品。"
當科學家透過他們自己的雙眼看到證據時，他們首先會考慮到這是不尋常的現象。他們微調一種稱為冷凍電子顯微術（cryo-electron microscopy）的技術，將作用中的品管機制急凍然後將之視覺化。"我們捕捉到作用中的 Rqc2，" Frost 說。"不過這個想法過於牽強附會。我們的責任就是要證明它。"
他們進行密集的生化分析以驗證他們的假說。新 RNA 定序技術證明 Rqc2╱核糖體複合體有潛力將胺基酸添加到暫停生產的蛋白質（stalled proteins），因為它也結合了 tRNAs，這種結構能將胺基酸帶到蛋白質生產線。這種特化的 tRNAs 他們看到只能攜帶丙胺酸與蘇胺酸這二種胺基酸。這個夾子（clincher，譯註：應指該複合體的形狀與作用，詳見原站）會持續下去直到它們偵測到這個蛋白質半成品被添加額外的一串丙胺酸與蘇胺酸為止。
"我們的工作現在是測定此過程在何時與何處發生，以及當它故障時會發生什麼事，" Frost 說。
※ 相關報導：
＊ Rqc2p and 60S ribosomal subunits mediate mRNA-independent elongation of nascent chains
http://www.sciencemag.org/content/347/6217/75.abstract
Peter S. Shen, Joseph Park, Yidan Qin, Xueming Li,＊ 研究：細胞間也能經由胺基酸通訊
Krishna Parsawar, Matthew H. Larson, James Cox,
Yifan Cheng, Alan M. Lambowitz,
Jonathan S. Weissman, Onn Brandman, Adam Frost.
Science 2 January 2015: Vol. 347 no. 6217 pp. 75-78
doi: 10.1126/science.1259724
＊ 核醣體演化研究挑戰「RNA World」假說
＊ 地球最初的生命形態如何封裝RNA？
＊ 新研究讓科學家接近RNA 的起源
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