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基因的翻译比预期的更复杂

来自Hubrecht研究所的Marvin Tanenbaum小组的研究人员表明,存储在我们DNA中的遗传信息的翻译比以前认为的要复杂得多。这一发现是通过开发一种先进的显微镜来实现的,该显微镜直接可视化活细胞中遗传密码的翻译。他们的研究发表在6月6日的科学期刊Cell上。

从基因到蛋白质们体内的每个细胞都含有相同的DNA,但不同的细胞,如脑细胞或肌肉细胞,具有不同的功能。细胞功能的差异取决于遗传信息的哪些部分(称为基因)在每个细胞中都有活性。存储在这些基因中的遗传信息由称为核糖体的专门翻译工厂翻译。

核糖体读取遗传密码并基于存储在该遗传密码中的信息组装蛋白质,类似于基于蓝图的工厂建立机器。蛋白质是我们身体的主力,并执行我们基因编码的功能。为了使我们的细胞和器官正常运作,将我们基因中存储的遗传信息准确地转化为蛋白质至关重要。如果遗传密码翻译不正确,可能会产生有害的蛋白质,

基因的“阅读框架”

遗传密码被翻译成3个字母的组,每个字母类似于一个单词,它被翻译成蛋白质的单个部分。如果核糖体开始将代码转换到错误的位置,则可能发生3个字母代码的转换。例如,下面的句子应为:

“那个男人看到了他的新红车”然而,如果一个核糖体开始翻译这个句子一个字母太迟了,那么这个句子就是:“hem ans awh isn ewr edc ar”

在遗传密码的情况下,这种现象被称为“帧外”翻译。Hubrecht研究所的研究人员Sanne Boersma解释说:“如例句所示,框架外翻译对蛋白质有很大影响,通常会导致蛋白质表现不同,并可能损害细胞。”到目前为止,还不清楚核糖体是如何知道从哪里开始翻译代码的,以及核糖体多久出错一次。

一种新方法:SunTag和MoonTag

研究人员开发了一种新方法来可视化我们在活细胞中的遗传信息的解码。他们能够以不同的颜色标记不同的蛋白质产品,并使用先进的显微镜观察每种蛋白质的生产。每种蛋白质都使用称为SunTag和MoonTag的特定标签或标签进行标记,他们可以通过显微镜看到它们。通过结合MoonTag和SunTag,研究人员现在可以第一次看到帧外翻译的频繁发生。

一个大惊喜

研究人员发现,帧外翻译的发生频率惊人。在极端情况下,几乎一半的蛋白质都是使用与预期代码不同的阅读框架或代码。这些令人惊讶的发现表明,我们DNA中存储的遗传信息比以前认为的要复杂得多。基于这项新研究,我们的DNA可能编码了数千种以前未知的功能未知的蛋白质。Sanne Boersma:“由于我们的研究,我们现在可以提出非常重要的问题:所有这些新蛋白质的作用是什么?它们在我们体内是否具有重要功能,或者它们是否会浪费可能损害我们细胞的翻译副产物?”

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