重新揭秘遺傳密碼的規律

2020-12-08 騰訊網

眾所周知，細胞可以通過轉錄過程「解碼」 其基因組DNA中包含的信息，並將其「翻譯」為胺基酸，進而組裝為蛋白質。通過大量的實驗，科學家們找到了和核苷酸鹼基分子與胺基酸分子之間的對應關係，並被稱為「三聯體」密碼子。這種編碼規則在進化上是十分保守的。例如，在幾乎所有生物中，密碼子「 AGA」對應著天冬醯胺。

然而，根據今年早些時候發表在《Molecular Biology and Evolution》以及本期《Genome Biology and Evolution》上的研究表明，我們對這一規則的認識可能還遠遠不夠。

在四月份發表在《Molecular Biology and Evolution》雜誌上的一項研究中，來自蒙特婁大學等機構的研究人員利用生物信息學工具「CoreTracker」分析了51種綠藻和陸地植物的線粒體基因組。Noutahi及其同事確定了14個新的密碼子重分配機制，其中涉及將一種胺基酸替換為另一種胺基酸的過程。這些新機制中絕大多數是在一種被稱為Sphaeropleales的藻類中發現的。值得一提的是，這些藻類具有異常的線粒體基因組結構。

作者說，基因組學數據（基因組和相應的轉錄組）的快速增長推動了遺傳密碼進化領域的發展。因此，「諸如CoreTracker之類的比較/進化生物信息學程序現在不僅可以預測遺傳密碼的偏離，而且還可以提供有關潛在機制的線索。」

根據他們的研究結果，研究人員提出，線粒體的遺傳密碼變異實際上是導致其基因組異常化的原因。基於該理論，在基因組還原過程中一些線粒體基因遷移到核基因組之後，「 UCA」（通常編碼胺基酸絲氨酸）被重新分配給終止密碼子。這樣就不可能將其他線粒體基因轉移到細胞核，從而導致線粒體基因組的大小處於中等水平。

在Noutahi等人發表該文章之前，俄斯特拉發大學的研究人員David Zihala和Marek Elias還發現了乳草目植物中遺傳密碼的大量「變異」現象。在偶然發現了新的遺傳密碼之後，Zihala和Elias進行了系統的篩選，以尋找具有新的遺傳密碼變體。像Noutahi等人一樣，他們的方法包括根據相關基因組中存在的序列鑑定DNA序列和預期胺基酸之間的差異。相關結果發表在最新一期的《Genome Biology and Evolution》雜誌上。

儘管所採用的方法略有不同，但兩項研究的結果完全一致。除了遺傳密碼的改變，Zihala和Elias還鑑定了線粒體釋放因子（一種識別終止密碼子的蛋白質）中的突變，據Elias稱，「可能與某些鱗翅目昆蟲體內線粒體具有終止翻譯的能力有關。」

總體而言，兩項研究的結果都表明，我們有必要對整個生命進化歷程中遺傳密碼的差異建立更深的認識。否則，從DNA序列推斷蛋白質序列時若出現代碼不正確的情況可能會導致蛋白質序列預測結果的不準確。」

相關焦點

  • 中國「諾亞方舟」起航——揭秘搭載生物遺傳密碼的國家基因庫
    （原標題：中國「諾亞方舟」起航——揭秘搭載生物遺傳密碼的國家基因庫）
  • 遺傳密碼的破譯史
    大體過程如下：①通過簡單的排列組合推測遺傳密碼是三聯體→②遺傳密碼的閱讀方式如何（重疊讀碼還是非重疊讀碼）→③克裡克通過T4噬菌體突變實驗證實了遺傳密碼是三聯體並採用非重疊的讀碼方式→④遺傳密碼與胺基酸如何對應→⑤尼倫伯格和馬太通過體外無細胞體系合成蛋白質的實驗破譯了UUU編碼苯丙氨酸→⑥AAA和CCC也隨之被破譯→⑦通過異聚核苷酸作為mRNA的體外合成蛋白實驗，找出了各種胺基酸密碼子的大體範圍
  • 生命遺傳密碼被成功「壓縮」
    科技日報北京5月15日電 （記者張夢然）生命的遺傳密碼並非全部必需？根據英國《自然》雜誌15日在線發表的一項最新研究，英國團隊成功「壓縮」遺傳密碼——使一種合成大腸桿菌（Escherichia coli）只需有限的蛋白質合成指令，就能編碼所有常見胺基酸。
  • 遺傳密碼的破譯
    破譯遺傳密碼實際上就是要找到基因中DNA的鹼基順序與其編碼的蛋白質胺基酸順序的對應關係：幾個鹼基決定一個胺基酸？哪幾個鹼基決定哪種胺基酸？要判斷哪個三聯體密碼決定哪種胺基酸，首先需要一種人工合成RNA的方法和一個能夠在體外合成蛋白質的實驗系統，這樣，在試管中加入已知序列的RNA，再通過分析新合成的蛋白質產物的胺基酸排列順序就可以推斷密碼子和胺基酸的對應關係。
  • 遺傳密碼,人類只讀懂3%
    人一共有23對染色體，「染色體帶有遺傳信息，如果它變了，人的狀態就會變得不正常。」陳潤生舉了一個簡單的例子：其他染色體都有兩對，如果看到第13號染色體比別的多出一截，這就是一個先天畸形，導致胎兒一出生就是痴呆。 事實上，只要我們的遺傳密碼即染色體改變一點，就會導致非常嚴重的疾病。
  • 自然界用了幾十億年的遺傳密碼 劍橋科學家做了重新編寫
    我們知道，自然界的生物採用一套通用密碼來儲存遺傳信息。美妙的DNA長鏈中，每三個化學鹼基（核苷酸）組成一個「密碼」，編寫一個特定的胺基酸或一個終結蛋白質合成的信號。代表四種化學鹼基的四個字母——A、T、C、G——排列組合出64種密碼子，為20種必需胺基酸編碼。一種胺基酸對應於不止一個密碼子，在合成生物學家眼中，這種冗餘可以得到優化。
  • 易經64卦與生命遺傳密碼對應一致!這驚人的現象早已被古人發現?
    而就在眾多科學家研究生命遺傳密碼時，卻發現了一個驚人的現象：易經64卦與生命遺傳密碼對應一致！大家都知道，在生物界，生物界的遺傳性狀，也像打電報那樣，靠一種特殊的密碼傳遞而實現的，人們把這種特殊的密碼叫做遺傳密碼。但是通過種種研究表明，64個生命DNA遺傳密碼卻與《易經》的64卦對應一致！難道這一驚人的現象早已被古人發現？
  • 科學家破解大腸桿菌遺傳密碼—新聞—科學網
    遺傳密碼由A、C、G、T4個不同化學鹼基（或核苷酸）組成。這些核苷酸按順序每3個鹼基組成一個密碼，每個三聯體「密碼子」代表了一個特定胺基酸的插入或一個蛋白合成的終止信號。密碼子一共有64種，但胺基酸只有20種，因此，一種胺基酸可以對應多種密碼子。這說明遺傳密碼本身就是冗餘的。
  • 孟德爾是豌豆實驗,發現了遺傳規律、分離規律及自由組合規律
    1865年他通過豌豆實驗，發現了遺傳規律、分離規律及自由組合規律。孟德爾開始進行豌豆實驗時，達爾文進化論剛剛問世。他仔細研讀了達爾文的著作，從中吸收豐富的營養。保存至今的孟德爾遺物之中，就有好幾本達爾文的著作，上面還留著孟德爾的手批，足見他對達爾文及其著作的關注。起初，孟德爾豌豆實驗並不是有意為探索遺傳規律而進行的。
  • DNA,遺傳密碼的攜帶者
    DNA，遺傳密碼的攜帶者 2020-06-05 04:32 來源：澎湃新聞·澎湃號·政務
  • 遺傳密碼與核糖體結構研究
    這同時也提示了遺傳密碼的連續性（commaless）。遺傳密碼的破譯主要歸功於尼倫伯格（Marshall W. Nirenberg）。他用大腸桿菌提取液建立了體外翻譯系統，以多聚U為模板，發現只能翻譯出多聚苯丙氨酸，表明UUU編碼Phe。
  • 易經智慧:易經64卦與生命遺傳密碼對應一致!難道古人早就明白?
    而就在眾多科學家研究生命遺傳密碼時，卻發現了一個驚人的現象：易經64卦與生命遺傳密碼對應一致！大家都知道，在生物界，生物界的遺傳性狀，也像打電報那樣，靠一種特殊的密碼傳遞而實現的，人們把這種特殊的密碼叫做遺傳密碼。
  • 合成生物學重大進展——英國研究人員成功「壓縮」遺傳密碼
    這是合成生物學的又一重大進展，重新設計細菌微生物基因組，對賦予生物全新的功能和屬性具有深遠意義。該成果5月15日在線發表在於《自然》雜誌。　　生命的奧秘與法則隱匿於一套密碼之中——遺傳密碼，也稱為「密碼子」，由A、C、G、T四個不同的化學鹼基（或核苷酸）組成。這些核苷酸按順序每三個鹼基組成一個密碼，每個三聯體「密碼子」代表了一個特定胺基酸的插入或一個蛋白合成的終止信號。
  • 人類遺傳密碼97%待解讀
    「最近30年測定人類遺傳密碼以後，迄今全世界科學家可以解讀的遺傳密碼不超過3%。」12月20日在河北省保定市舉行的第一期國際歐亞科學院院士大講堂上，中科院生物物理研究所研究員、中國科學院院士陳潤生表示，還有97%的遺傳密碼可以測出來但還沒有人能很好解讀，當中蘊含著大量原始創新的機會。
  • 遺傳密碼進化和達爾文的進化論應該把DNA看作是「能量密碼」
    原創科普文章 舉報 　　羅格斯大學的科學家們認為，達爾文的進化論應該擴展到考慮DNA穩定性的「能量密碼
  • 《劇劇有戲》揭秘《夜隼》:趣味十足密碼本
    諜戰大戲《夜隼》潛伏在共產黨內部的國軍特務海東青的密碼本讓人大吃一驚，竟然是《資本論》。不過真實歷史的精彩程度絲毫不亞於電視劇，今日（7月13日）新疆衛視22:15播出的《劇劇有戲》就將為觀眾揭秘歷史上那些令人意想不到的密碼本。
  • 破譯遺傳密碼 掌握生命秘密
    這些人類對抗疾病的新辦法，源於對遺傳密碼的研究取得的突破。通俗地說，人的每個細胞當中都有一份遺傳密碼，別看遺傳密碼只是承載著4個符號的一條線，但這條線足夠的長，能承載人從生長發育到一代傳給一代的信息。4個符號不斷變化，人的遺傳密碼總的符號大約有30億個。        這是什麼概念呢？
  • 易經64卦與64個DNA生命遺傳密碼十分相似,網友:這不簡單
    1990年日本學者間中喜雄將嘌呤類假定為陰（A和G太陰、少陰），嘧啶類假定為陽（T和C太陽、少陽），應用到遺傳密碼錶中解讀易學，結果表示胺基酸的三聯體驚人地與「易經八卦」相對應。2002年高德按徐宏達的研究方法重新排列六十四卦序列與64個遺傳密碼一一對應，並按照六十四卦秩序演變規律作五種發展形態排列組合圖，使六十四卦在循環往復過程中，其空間結構呈現雙螺旋式排列組合。
  • 科普:遺傳密碼究竟是怎麼一回事呢?什麼又是基因呢?
    遺傳密碼是怎麼一回事？大家知道，電報中的電碼是由四個一組的數字組成的。我國通用的電碼是用:0，1，2，3……9十個阿拉伯數字，取其中四個組成一個漢字。例如0001代表「一」字，6153代表「請」字這樣，常用的漢字都可用電碼來代表了。顯然，當對方郵電局收到這份電報後，還得查閱電碼本，把它翻成漢字，再送給收報人。
  • 揭秘廣西「巨猿」之謎:沉睡190萬年的「遺傳密碼」
    【巨猿形象復原圖】近日，經過中國、丹麥、法國等6個國家18位科學家的聯合科研攻關，在一枚發現於廣西田東縣祥周鎮布兵村吹風洞、距今190萬年的巨猿牙齒化石中，科學家們成功提取遺傳物質，沉睡的生命「遺傳信息