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密码子“同义突变”理论颠覆

来源:生物通
摘要:遗传密码具有简并性,即决定一个氨基酸的密码子大多不止一个,三联体密码子中第三个核苷酸的置换,往往不会改变氨基酸的组成,因此研究人员认为最终得到的蛋白的结构和功能也不会发生变化。这个教条观点也许不久就会被彻底颠覆。美国食品和药品监督局的ChavaKimchi-Sarfaty博士及其同事在上周《Scicnce》一篇文章报道认为......

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        遗传密码具有简并性,即决定一个氨基酸的密码子大多不止一个,三联体密码子中第三个核苷酸的置换,往往不会改变氨基酸的组成,因此研究人员认为最终得到的蛋白的结构和功能也不会发生变化。这个教条观点也许不久就会被彻底颠覆。美国食品和药品监督局的Chava  Kimchi-Sarfaty博士及其同事在上周《Scicnce》一篇文章报道认为,这种“沉默突变”(silent  mutations)在特定的环境下,会影响最终翻译出的蛋白的功能。

        沉默突变(silent  mutation)是指基因中碱基对发生替换,改变了mRNA的密码子,结果蛋白质中相应位点是发生了相同氨基酸的取代,由于氨基酸的序列未发生变化,所以蛋白质仍具有野生型的功能,实际上就是同义突变。

        但有些数据却不符合这个假设,比如一种叫做multidrug  resistance-1  (MDR-1)的基因,在人类癌细胞中经常可以见到其特殊的沉默突变体的身影。MDR-1翻译的蛋白P-gp,可将化疗药物泵出癌细胞,抑制药物作用。研究人员想知道的是,为什么C3435T沉默突变,比通常的不会影响癌细胞存活率的突变而言,发生的更为频繁。

        Kimchi-Sarfaty得到正常MDR-1和携带C3435T突变MDR-1的细胞系,以及分别携带另外两个常伴随C3435T出现的突变(一个是沉默突变,一个非沉默突变但对蛋白的功能没有影响)的MDR-1的细胞系,同时携带两种或三种突变的MDR-1的细胞系。

        研究结果显示单一突变没有什么效果:不同版本的基因编码的P-gp蛋白都能够顺利地将药物泵出细胞。携带C3435T突变和另外两个附加突变的MDR-1基因所翻译的蛋白能够更好地将药物排出胞外,延长细胞的寿命。

        是否突变P-gp和正常P-gp有相同的氨基酸序列?研究人员感到震惊的是,生化试验证实:突变P-gp的三维空间结构略有不同。Kimchi-Sarfaty说,密码字中出现的沉默突变如果是细胞很少见到的话,会影响核糖体的工作,翻译氨基酸序列的速度减慢,氨基酸序列三维折叠的速度下降,最终三维结构受到影响。细胞也许可以忍受单一的沉默突变,但是不能忍受多重很不常见的密码字。

        Skach认为沉默突变也许会形成“全新概念”。他预言:沉默突变并不沉默,应该另有其意。(生物通报道)
作者: 2007-1-2
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