单密码子编码双氨基酸 40年遗传理论遭挑战

这种原生动物能够利用一种密码子编码两种氨基酸。

它可以被称为基因版本的双关语。科学教义指出，我们基因序列中的各种3个字母的组合都对应着唯一的结果——每种都编码了一个特定的氨基酸（构成蛋白质的基础成分）。然而，一种名为厚体游仆虫(Euplotes crassus)的原生动物却似乎具有更加多样的本领——它的一个3字母组合却有两层含义，能够编码两种不同的氨基酸。尽管这一发现看起来是微不足道的，但它却向一个超过了40年的科学理论提出了重大挑战。

从基因变成蛋白质要走一条很长的路。首先，酶会沿着脱氧核糖核酸（DNA）快速运动，并形成像自动收报机纸条一样的信息——被称为信使核糖核酸（RNA）。名为核糖体的像水滴一样的分子随后抓住这种RNA，将它的3字母密码——即密码子——翻译成为氨基酸，例如甘氨酸和色氨酸。一旦氨基酸链完全形成，细胞便开始对其进行更进一步的修改，直到它成为一个像样的蛋白质。尽管科学家一直在不断精炼他们对于这一过程的理解，但一个事实似乎是不变的——密码子能够且只能够编码一个氨基酸。

厚体游仆虫显然并不愿意按照这一法则行事。由美国林肯市内布拉斯加大学的生物化学家Vadim Gladyshev领导的研究人员发现，这种原生动物能够利用一种密码子编码两种氨基酸。密码子UGA编码了厚体游仆虫中一种名为半胱氨酸的氨基酸。但研究人员同时发现，这种原生动物还利用UGA编码了另一只氨基酸——硒氨酸，科学家在其他生物体中尚未发现这种氨基酸编码的双重机制。Gladyshev表示：“我们感到非常惊讶。”研究小组在1月9日出版的美国《科学》杂志上报告了这一研究成果。

其中的诀窍可能就在于一种遗传物质——硒氨酸插入序列(SECIS)，它位于信使RNA链的末端。Gladyshev解释说，SECIS能够在RNA上形成一个物理环，使得它与核糖体结合并改变UGA所携带的信息。没有这种遗传物质，密码子便编码半胱氨酸，而如果有了它，密码子则编码硒氨酸。

下一步，研究小组将确切了解SECIS如何操控UGA密码子，以及这种密码子的多功能性是否会出现在其他有机体中。美国加利福尼亚大学伯克利分校的生物化学家Jamie Cate表示：“这一理论可能会产生某种变化。”Cate指出，至少，这一发现将让科学教科书的重写成为必要，“它警告我们不要认为一切都是想当然的”。

EurekAlert!