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大學(xué)池塘中的神奇生物，基因轉(zhuǎn)錄規(guī)則“與眾不同”
來源：生物探索
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厄勒姆研究所的博士后科學(xué)家杰米·麥高恩博士分析了從牛津大學(xué)公園淡水池塘中分離出的一種微生物（原生生物）的基因組序列。
這項工作的目的是測試極少量DNA的測序流程，例如來自單個細(xì)胞的DNA。麥高恩博士正在與厄勒姆研究所的科學(xué)家團(tuán)隊以及牛津大學(xué)托馬斯·理查茲教授的團(tuán)隊合作。
當(dāng)研究人員研究這種微生物的遺傳密碼時，原生生物寡膜藻屬sp. PL0344被證明是一個新物種。麥高恩博士說：“選擇這個原生生物來測試測序流程讓我們收獲了意想不到的結(jié)果，凸顯了我們對原生生物的遺傳學(xué)知識知之甚少。”
我們很難對一類原生生物作出定義，它們中大多是微觀的單細(xì)胞生物，如阿米巴原蟲、藻類和硅藻，但也存在較大的多細(xì)胞原生生物，如海帶、粘菌和紅藻。麥高恩博士說：“原生生物的定義很寬松，本質(zhì)上它是任何非動物、植物或真菌的真核生物。這個定義顯然是非常普遍的，因為原生生物是一類極其多樣化的群體：有些與動物關(guān)系更密切，有些與植物關(guān)系更密切，有捕食者和獵物，有寄生蟲和寄主，有的是雜食性微生物，有的則進(jìn)行光合作用，我們很難做出統(tǒng)一的概括。
寡膜藻屬sp. PL0344是纖毛蟲，這類游泳體原生生物可以用顯微鏡看到，幾乎在任何有水的地方都可以找到它們。纖毛蟲的遺傳密碼變化經(jīng)常發(fā)生變化，包括一個或多個終止密碼子的重新分配（TAA、TAG和TGA）。幾乎在所有生物體中，這3個終止密碼子都用于表示基因的終止。
密碼子突變極為罕見。在迄今為止報道的密碼子突變中，密碼子TAA和TAG幾乎總是具有相同的蛋白質(zhì)翻譯，這表明它們的進(jìn)化是耦合的�！霸谖覀兯�知的幾乎所有的密碼子突變中，TAA和TAG都是同步變化的，”麥高恩博士解釋道：“當(dāng)它們不是終止密碼子時，它們各自對應(yīng)相同的氨基酸。”
DNA就像建筑物的藍(lán)圖，它本身不做任何事情但下達(dá)必要的指令。為了讓基因產(chǎn)生影響，必須先讀取DNA，再將其構(gòu)建成具有物理效應(yīng)的分子。為了讀取DNA，它首先被轉(zhuǎn)錄成RNA副本，再轉(zhuǎn)移到細(xì)胞的另一個區(qū)域并被翻譯成氨基酸，這些氨基酸結(jié)合起來形成三維分子。蛋白質(zhì)翻譯的過程從DNA起始密碼子（ATG）開始，到終止密碼子（通常為 TAA、TAG 或 TGA）結(jié)束。
在纖毛蟲中，只有TGA起到終止密碼子的作用。盡管麥高恩博士發(fā)現(xiàn)纖毛蟲DNA中的TGA密碼子比預(yù)期的要多，可以補(bǔ)償其他2個密碼子的損失。TAA對應(yīng)賴氨酸，TAG對應(yīng)谷氨酸�！斑@非常不尋常，”麥高恩博士說：“我們并未在其他案例中發(fā)現(xiàn)過終止密碼子對應(yīng)2個不同氨基酸的情況。它打破了我們自認(rèn)為了解的基因翻譯的規(guī)則——這兩個密碼子被認(rèn)為是耦合的�！�
“科學(xué)家們試圖設(shè)計新的密碼子，但它們也存在于自然界中。在它們身上，我們可以發(fā)現(xiàn)一些令人著迷的東西。或者，像在目前的這種情況下，當(dāng)我們沒有特地尋找的時候，也發(fā)現(xiàn)了驚喜，”他表示。
這項研究發(fā)表在PLoS Genetics上，由Wellcome基金資助，是達(dá)爾文生命之樹項目的一部分，并得到了厄勒姆研究所來自UKRI旗下生物技術(shù)和生物科學(xué)研究委員會（BBSRC）的資金支持。
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