近日來自美國加州大學(xué)舊金山分校的科學(xué)家們揭示了隱藏在遺傳密碼中過去未發(fā)現(xiàn)的信息層。在新研究中，他們采用了一種稱之為核糖體分析（ribosome profiling）的方法，利用這一方法他們可以在活細(xì)胞中檢測基因活性，包括蛋白質(zhì)的合成速度。相關(guān)研究論文發(fā)布在3月28日的《自然》（Nature）雜志上。

通過在細(xì)菌中檢測蛋白質(zhì)合成速率，研究小組發(fā)現(xiàn)輕微的遺傳改變都可能產(chǎn)生巨大的影響。過去科學(xué)家們認(rèn)為“沉默突變”（ silent mutations）只是發(fā)生了單個DNA堿基的置換而并不會改變最終的基因產(chǎn)物。然而在新研究中研究人員吃驚地發(fā)現(xiàn)，這些看似微不足道的遺傳變化卻能將蛋白質(zhì)合成的速率減慢到正常速度的1/10甚至更慢。

速率的改變是由于包含在被稱之為“冗余密碼子”（ redundant codons）中的信息引起。冗余密碼子是指形成部分遺傳密碼的小片段DNA，它們之所以被稱為“冗余”是因為過去人們認(rèn)為它們包含了重復(fù)而非獨特的指令信息。

新發(fā)現(xiàn)向半個世紀(jì)以來生物學(xué)中的基礎(chǔ)假說提出了挑戰(zhàn)。它有可能將幫助加速蛋白質(zhì)的工業(yè)生產(chǎn)，這對于制造生物燃料和生物醫(yī)藥用于治療糖尿病、癌癥等大量常見疾病具有至關(guān)重要的意義。

加州大學(xué)醫(yī)學(xué)院細(xì)胞與分子藥理學(xué)系霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所Jonathan Weissman博士說：“遺傳密碼長期被認(rèn)為是冗余的，但冗余密碼子顯然不同。我們對這一規(guī)則所知不多，但新研究表明基于遺傳速率和遺傳意義，自然對冗余密碼子做出了選擇?！?/SPAN>

這有點類似于某人在給朋友發(fā)送短信時有可能選擇的是“NP”而不是“No problem”，雖然兩者的意思都是指“沒問題”，但一種相較于另一種速度就是要快。

核糖體分析如何發(fā)揮作用？

該工作聚焦的是科學(xué)家們長期以來觀察的蛋白質(zhì)合成的過程。蛋白質(zhì)合成對于地球上所有的生物均至關(guān)重要，有一些未知的機制似乎參與控制了蛋白質(zhì)生成的速率調(diào)控，但卻無人知道那是什么。

為了追蹤這一機制，Weissman和加州大學(xué)舊金山分校的博士后研究人員Gene-Wei Li采用了Weissman實驗室過去開發(fā)的一種稱之為“核糖體分析“的新技術(shù)。利用這一技術(shù)科學(xué)家們能夠廣泛檢測細(xì)胞中的活性基因，以及它們翻譯形成蛋白質(zhì)的速率。

核糖體分析是通過從細(xì)胞中分離出核糖體的方法來確定哪些基因生成了蛋白質(zhì)。通常細(xì)菌細(xì)胞中包含了成千上萬的核糖體，人類細(xì)胞中就更多。核糖體在生命體中發(fā)揮重要作用將遺傳信息翻譯成蛋白質(zhì)。通過分離出這些核糖體，并獲取所有的遺傳材料，科學(xué)家們可以知道細(xì)胞正在合成哪些蛋白質(zhì)，它們現(xiàn)在正處于哪一階段。

下接：Nature：DNA密碼的啟蒙書