在人类解码遗传信息的历史上★◈◈,弗朗西斯·克里克(Francis Crick)在1957年首次提出中心法则★◈◈,为遗传信息在生物大分子之间传递的顺序构建一个框架★◈◈:DNA→RNA→蛋白质★◈◈。
根据这一法则★◈◈,DNA可以自我复制★◈◈,同时DNA作为基因模板★◈◈,转录生成RNA★◈◈,RNA再被翻译为蛋白质★◈◈,这个遗传信息传递的过程是单向的★◈◈。在RNA病毒中人生就是搏★◈◈,RNA作为模板进行自我复制★◈◈,逆转录酶则可以将RNA逆转录为DNA疼插30分钟一卡二卡三卡四卡★◈◈,这与通常的遗传信息传递方向相反★◈◈。
相比之下★◈◈,病毒逆转录酶不会产生新基因疼插30分钟一卡二卡三卡四卡★◈◈,只是将遗传信息从RNA转移到DNA★◈◈。研究者指出人生就是搏★◈◈,这一发现挑战了传统的沿基因组DNA单向传递的遗传信息范式★◈◈。
这项研究得到了《自然》网站的报道★◈◈,需要指出的是★◈◈,本研究目前发表在生物预印本网站bioRxiv上★◈◈,仍在等待同行评议的结果★◈◈。
这项研究的对象是防御相关逆转录酶(Defense-associated Reverse Transcriptase, DRT)系统★◈◈,DRT系统被划分为9个亚组(DRT1-9)★◈◈。先前的实验表明★◈◈,DRT系统在防范噬菌体(感染细菌的一类病毒)侵染方面发挥着重要作用★◈◈。
研究团队聚焦于肺炎克雷伯菌的DRT2系统人生就是搏★◈◈,其抵御噬菌体感染的机制尚不明确★◈◈。该亚组结构简单尊龙凯时集团★◈◈!★◈◈,包含一个编码逆转录酶的基因和一个非编码RNA(non-coding RNA, ncRNA)★◈◈,后者此前未发现明确功能★◈◈。那么疼插30分钟一卡二卡三卡四卡★◈◈,为什么DRT2具有防御噬菌体的功能呢?由于逆转录酶的作用是将RNA序列转化为互补DNA(complementary DNA★◈◈,cDNA)★◈◈,研究人员提出一个假设★◈◈:逆转录酶合成的cDNA产物可能在防范噬菌体感染的过程中发挥重要作用★◈◈。
DRT2系统ncRNA链的一部分与另一部分碱基互补配对★◈◈,形成双链的“柄”★◈◈,而未配对的部分则形成“环”★◈◈,整体外观类似发夹人生就是搏★◈◈。★◈◈,称为发夹结构★◈◈。逆转录酶将ncRNA 作为cDNA的模板人生就是搏人生就是搏★◈◈,跨越发夹结构环状部分的起始端和末尾端不断重复绕圈z6尊龙·凯时(中国区)官方网站★◈◈,持续进行逆转录★◈◈,将相同的RNA序列多次复制到cDNA中★◈◈。这个独特的过程称为滚环逆转录★◈◈,生成了一段串联重复的单链cDNA序列★◈◈。
有趣的是★◈◈,逆转录生成的单个cDNA片段并不能编码蛋白质人生就是搏尊龙凯时人生就是博官网登录★◈◈!★◈◈,但当形成连续重复的序列时★◈◈,才能实现蛋白合成尊龙凯时人生就是博官方网站★◈◈,★◈◈。这是因为单个片段中缺少标志翻译起点的起始密码子(在DNA上是ATG★◈◈,对应mRNA序列是AUG)★◈◈,当核糖体识别不到起始密码子★◈◈,就不会启动蛋白合成★◈◈。在一轮cDNA生成后★◈◈,新生的cDNA链与模板分离★◈◈,其末端会重新与模板起始位点的上游互补结合★◈◈,从而在两次重复的连接处多出了一个碱基★◈◈。这一过程导致每完成三轮逆转录便产生一个起始密码子疼插30分钟一卡二卡三卡四卡★◈◈,从而启动蛋白质合成★◈◈。
重复序列上编码蛋白合成的片段称为开放阅读框(Open Reading Frames★◈◈,ORF)人生就是搏★◈◈。这段ORF非常特殊★◈◈,因为它仅有起始密码子★◈◈,缺少终止密码子★◈◈。理论上★◈◈,这个序列可以编码一个无限长的蛋白质★◈◈。因此疼插30分钟一卡二卡三卡四卡★◈◈,研究团队将该序列命名为“neo”★◈◈,意为“永无止境的开放阅读框”(never-ending open reading frame)★◈◈。
一旦噬菌体感染细菌中国尊龙凯时★◈◈。★◈◈,会触发cDNA第二链的合成★◈◈,形成双链DNA序列★◈◈,随后转录产生大量不同长度的mRNA★◈◈,并翻译出Neo蛋白★◈◈。
正是这些Neo蛋白迅速阻止细菌生长★◈◈,诱导其进入程序性休眠状态尊龙凯时人生就是博官方★◈◈,从而阻止噬菌体的复制疼插30分钟一卡二卡三卡四卡★◈◈、增殖和传播★◈◈,起到保护细菌群体的作用★◈◈。Neo蛋白的α螺旋二级结构对其功能至关重要★◈◈,干扰这一螺旋结构会阻碍Neo的毒性作用★◈◈。
这项工作揭示了一种前所未有的DRT2防御系统抗病毒免疫机制★◈◈。该机制揭示了遗传信息在DNA和RNA载体间复杂的转换行为★◈◈,扩展了中心法则新的认知★◈◈。
同时也挑战了基因沿着序列线性编码的范式★◈◈,增加基因组序列上蛋白质编码方式的复杂性★◈◈。“这看起来像是来自外星生物的生物学★◈◈,”马德里康普顿斯大学的计算化学家Israel Fernandez在X上写道★◈◈。
RNA从头创造基因的发现令人眼前一亮★◈◈,这可能改变我们看待基因组的方式★◈◈。在人类基因组中★◈◈,可能还有更多类似Neo的非典型蛋白编码基因等待被发现人生就是搏★◈◈。另一个细菌防御系统——CRISPR/Cas系统★◈◈,已经成为重要的基因编辑工具★◈◈,令人期待科研人员能否基于DRT系统开发出新的基因工具★◈◈,又能给生物学带来怎样的新变革呢?