Genome Biol Evol：重新揭秘遗传密码的规律
来源：本站原创 2019-11-01 04:13
2019年11月1日 讯 /生物谷BIOON/ --众所周知，细胞可以通过转录过程“解码” 其基因组DNA中包含的信息，并将其“翻译”为氨基酸，进而组装为蛋白质。通过大量的实验，科学家们找到了和核苷酸碱基分子与氨基酸分子之间的对应关系，并被称为“三联体”密码子。这种编码规则在进化上是十分保守的。例如，在几乎所有生物中，密码子“ AGA”对应着天冬酰胺。 然而，根据今年早些时候发表在《Mo
2019年11月1日 讯 /生物谷BIOON/ --众所周知，细胞可以通过转录过程“解码” 其基因组DNA中包含的信息，并将其“翻译”为氨基酸，进而组装为蛋白质。通过大量的实验，科学家们找到了和核苷酸碱基分子与氨基酸分子之间的对应关系，并被称为“三联体”密码子。这种编码规则在进化上是十分保守的。例如，在几乎所有生物中，密码子“ AGA”对应着天冬酰胺。
然而，根据今年早些时候发表在《Molecular Biology and Evolution》以及本期《Genome Biology and Evolution》上的研究表明，我们对这一规则的认识可能还远远不够。
在四月份发表在《Molecular Biology and Evolution》杂志上的一项研究中，来自蒙特利尔大学等机构的研究人员利用生物信息学工具“CoreTracker”分析了51种绿藻和陆地植物的线粒体基因组。Noutahi及其同事确定了14个新的密码子重分配机制，其中涉及将一种氨基酸替换为另一种氨基酸的过程。这些新机制中绝大多数是在一种被称为Sphaeropleales的藻类中发现的。值得一提的是，这些藻类具有异常的线粒体基因组结构。
作者说，基因组学数据（基因组和相应的转录组）的快速增长推动了遗传密码进化领域的发展。因此，“诸如CoreTracker之类的比较/进化生物信息学程序现在不仅可以预测遗传密码的偏离，而且还可以提供有关潜在机制的线索。”
根据他们的研究结果，研究人员提出，线粒体的遗传密码变异实际上是导致其基因组异常化的原因。基于该理论，在基因组还原过程中一些线粒体基因迁移到核基因组之后，“ UCA”（通常编码氨基酸丝氨酸）被重新分配给终止密码子。这样就不可能将其他线粒体基因转移到细胞核，从而导致线粒体基因组的大小处于中等水平。
在Noutahi等人发表该文章之前，俄斯特拉发大学的研究人员David Zihala和Marek Elias还发现了乳草目植物中遗传密码的大量“变异”现象。在偶然发现了新的遗传密码之后，Zihala和Elias进行了系统的筛选，以寻找具有新的遗传密码变体。像Noutahi等人一样，他们的方法包括根据相关基因组中存在的序列鉴定DNA序列和预期氨基酸之间的差异。相关结果发表在最新一期的《Genome Biology and Evolution》杂志上。
尽管所采用的方法略有不同，但两项研究的结果完全一致。除了遗传密码的改变，Zihala和Elias还鉴定了线粒体释放因子（一种识别终止密码子的蛋白质）中的突变，据Elias称，“可能与某些鳞翅目昆虫体内线粒体具有终止翻译的能力有关。”
总体而言，两项研究的结果都表明，我们有必要对整个生命进化历程中遗传密码的差异建立更深的认识。否则，从DNA序列推断蛋白质序列时若出现代码不正确的情况可能会导致蛋白质序列预测结果的不准确。”（生物谷Bioon.com）
资讯出处：Re-cracking the genetic code
然而，根据今年早些时候发表在《Molecular Biology and Evolution》以及本期《Genome Biology and Evolution》上的研究表明，我们对这一规则的认识可能还远远不够。
（图片来源：Www.pixabay.com）
在四月份发表在《Molecular Biology and Evolution》杂志上的一项研究中，来自蒙特利尔大学等机构的研究人员利用生物信息学工具“CoreTracker”分析了51种绿藻和陆地植物的线粒体基因组。Noutahi及其同事确定了14个新的密码子重分配机制，其中涉及将一种氨基酸替换为另一种氨基酸的过程。这些新机制中绝大多数是在一种被称为Sphaeropleales的藻类中发现的。值得一提的是，这些藻类具有异常的线粒体基因组结构。
作者说，基因组学数据（基因组和相应的转录组）的快速增长推动了遗传密码进化领域的发展。因此，“诸如CoreTracker之类的比较/进化生物信息学程序现在不仅可以预测遗传密码的偏离，而且还可以提供有关潜在机制的线索。”
根据他们的研究结果，研究人员提出，线粒体的遗传密码变异实际上是导致其基因组异常化的原因。基于该理论，在基因组还原过程中一些线粒体基因迁移到核基因组之后，“ UCA”（通常编码氨基酸丝氨酸）被重新分配给终止密码子。这样就不可能将其他线粒体基因转移到细胞核，从而导致线粒体基因组的大小处于中等水平。
在Noutahi等人发表该文章之前，俄斯特拉发大学的研究人员David Zihala和Marek Elias还发现了乳草目植物中遗传密码的大量“变异”现象。在偶然发现了新的遗传密码之后，Zihala和Elias进行了系统的筛选，以寻找具有新的遗传密码变体。像Noutahi等人一样，他们的方法包括根据相关基因组中存在的序列鉴定DNA序列和预期氨基酸之间的差异。相关结果发表在最新一期的《Genome Biology and Evolution》杂志上。
尽管所采用的方法略有不同，但两项研究的结果完全一致。除了遗传密码的改变，Zihala和Elias还鉴定了线粒体释放因子（一种识别终止密码子的蛋白质）中的突变，据Elias称，“可能与某些鳞翅目昆虫体内线粒体具有终止翻译的能力有关。”
总体而言，两项研究的结果都表明，我们有必要对整个生命进化历程中遗传密码的差异建立更深的认识。否则，从DNA序列推断蛋白质序列时若出现代码不正确的情况可能会导致蛋白质序列预测结果的不准确。”（生物谷Bioon.com）
资讯出处：Re-cracking the genetic code
原始出处：David Žihala, Marek Eliáš. Evolution and unprecedented variants of the mitochondrial genetic code in a lineage of green algae. Genome Biology and Evolution, 2019; DOI: 10.1093/gbe/evz210
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