基因的表達過程是將DNA上的遺傳信息傳遞給mRNA, 然后再經過翻譯將其傳遞給蛋白質。在翻譯過程中tRNA負責與特定氨基酸結合，并將它們運送到核糖體，這些氨基酸在那里相互連接形成蛋白質。這一過程由tRNA合成酶介導，一旦出現問題就會生成錯誤的蛋白質，進而造成災難性的后果。值得慶幸的是，tRNA分子與氨基酸的匹配非常精確，只不過迄今為止人們對這種機制還缺乏足夠的了解。

日前，日本RIKEN、東京大學等機構的科學家們在本周的Nature雜志上發(fā)表文章，描述了一個確保tRNA合成酶、tRNA和氨基酸正確配對的巧妙機制。正是在這種機制的保駕護航之下，細胞才能夠將遺傳密碼精確翻譯成為細胞所需的功能性蛋白。

氨基酸與相應tRNA的結合是否準確，對于蛋白質能否正確合成非常重要。正因如此，人們也將氨基酸與tRNA的配對稱為第二套遺傳密碼。

RIKEN結構生物學實驗室的Shigeyuki Yokoyama領導團隊，利用晶體學技術對一種古生菌的tRNA配對進行了研究。他們發(fā)現，丙氨酰-tRNA合成酶通過幾何學特征精確識別tRNA，只允許丙氨酸的tRNA與酶的活性區(qū)域接觸。而這一過程依賴于一個擺動配對（wobble base pair）。DNA雙螺旋中的堿基配對原則很嚴格，即A配T，G配C。但tRNA反密碼子并不嚴格遵循這樣的原則，存在擺動配對或不穩(wěn)定配對的現象。

研究顯示，這種搖擺配對（G3•U70）位于tRNA的接納莖。研究人員對野生型tRNA（G3•U70）和突變型tRNA（A3•U70）進行了比較，發(fā)現突變tRNA雖然能與丙氨酰-tRNA合成酶結合，但無法接觸到活性區(qū)域，二者形成的復合物處于“無活性狀態(tài)”。

研究人員指出，tRNA合成酶只利用一個堿基對的差異，就實現了更準確地識別。與突變tRNA相比，野生tRNA的總體酶反應要快100倍。

這項研究向人們展示，生物體可以利用微小的結構改變，實現遺傳密碼的精確翻譯。這種tRNA接納莖的識別機制，屬于第二套遺傳密碼的一部分，有助于人們進一步理解生物學機制的精密性。