生物行移动版

加州大学的研究人员通过一项新技术发现了隐藏在遗传密码中的未被认识的重要信息。这一发现得益于他们开发的一种名为核糖体作图（ribosome profiling）的技术，该技术能够在活细胞中测量基因的活性，包括基因编码的蛋白质翻译速度。相关研究成果已于3月28日发表在《自然》（Nature）杂志上。

研究团队通过测量细菌中蛋白质的合成速度，发现即使是看似无关紧要的遗传变化，例如“无表型突变”（指替换基因中的某个碱基但不改变最终基因产物的遗传改变），也会对蛋白质的生产速率产生显著影响。这些变化可能会导致蛋白质合成速率降低到正常速度的十分之一甚至更低。

研究表明，这种速率的变化与冗余密码子中包含的信息有关。冗余密码子是遗传密码的一部分，传统上被认为仅仅是信息的简单重复。然而，这项研究挑战了生物学中盛行了半个世纪的基本假说，表明冗余密码子并非完全相同，它们在遗传速度和遗传意义上也受到自然选择的影响。

研究的主要负责人、加州大学霍华德·休斯医学研究所的Jonathan Weissman博士表示：“遗传密码一直被认为存在冗余现象，但我们的研究表明，冗余密码子显然并非完全一样。我们以前对这一规则了解得还不够。”

研究人员进一步解释，这一发现可能对加速蛋白质的工业生产产生深远影响，尤其是在生物燃料生产以及治疗糖尿病和癌症等常见疾病的生物药物生产领域。例如，通过优化密码子选择，可以显著提高蛋白质的生产效率。

关于DNA密码子

地球上的所有生命体都将遗传信息储存在DNA中（某些病毒则储存在RNA中），并通过基因表达将这些信息转化为蛋白质，以构建细胞组分并执行生命活动的遗传指令。基因表达和蛋白质翻译是所有生命体在其生命周期中持续进行的基本过程。

遗传信息是一套指导DNA如何翻译为蛋白质的通用指令。DNA由四种碱基（A、G、C、T）组成，而蛋白质则由20种不同的氨基酸构成。为了编码所有的氨基酸，遗传密码通过读取DNA上的三联碱基（称为密码子）来决定每种氨基酸的编码方式。由于四种碱基的三联组合可以形成64种可能的密码子，而生命体仅需要20种氨基酸，因此出现了密码子冗余现象，即多个密码子可以编码同一种氨基酸。

尽管科学家们早在50年前就发现了密码子的冗余现象，但直到最近，随着越来越多生物基因组的解码，研究者才意识到并非所有冗余密码子都具有相同的功能。许多生物对某些密码子表现出明显的偏好，即使这些密码子编码相同的氨基酸。这一现象长期以来未被完全解释，而本研究通过揭示密码子与蛋白质合成速度之间的关系，为这一问题提供了新的见解。

研究表明，冗余密码子不仅仅是信息的重复，它们还携带着调控蛋白质合成速度的重要信息。这一发现为进一步理解基因表达调控机制提供了新的视角，并可能为生物技术和医学领域的应用带来重要启示。

doi:10.1038/nature10965