打開(kāi)任何一本生物學(xué)入門(mén)教材，你首先學(xué)到的第一課就是：我們的DNA拼寫(xiě)著生成蛋白質(zhì)的指令，我們身體細(xì)胞中的大多數(shù)工作都是由蛋白質(zhì)這些微小的機(jī)器來(lái)完成。發(fā)表在1月2日《科學(xué)》（Science）雜志上一項(xiàng)研究的結(jié)果公然挑戰(zhàn)了科學(xué)教科書(shū)，第一次證實(shí)蛋白質(zhì)的構(gòu)件——氨基酸可以在沒(méi)有DNA和中間模板信使RNA （mRNA）的情況下進(jìn)行組裝。研究小組觀察發(fā)現(xiàn)了由另一蛋白質(zhì)來(lái)指定添加哪種氨基酸的情況。

    論文的第一作者、猶他州大學(xué)生物化學(xué)博士后研究員Peter Shen說(shuō)：“這一驚人的研究發(fā)現(xiàn)反映了我們并不完全了解生物學(xué)。自然遠(yuǎn)比我們認(rèn)識(shí)到的還要能干得多。”

    將細(xì)胞視作運(yùn)行良好的工廠，或有助于正確理解這一新研究發(fā)現(xiàn)。核糖體是蛋白質(zhì)組裝線(xiàn)上的機(jī)器，負(fù)責(zé)按照遺傳密碼指定的順序?qū)被徇B接到一起。當(dāng)出現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)，核糖體可能會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，并將質(zhì)量控制人員召集到這一位點(diǎn)。為了收拾這一爛攤子，細(xì)胞會(huì)分解核糖體，丟棄藍(lán)圖，回收部分生成的蛋白質(zhì)。

    而新研究揭示出了這一質(zhì)量控制團(tuán)隊(duì)中的一個(gè)成員，保守存在于從酵母到人類(lèi)中的一種蛋白質(zhì)：Rqc2p的一個(gè)驚人作用。在這一不完整蛋白質(zhì)被回收之前，Rqc2p促使核糖體按照任意順序反復(fù)添加了兩種氨基酸：丙氨酸和蘇氨酸。你可以將其想象為，一條汽車(chē)組裝線(xiàn)在喪失指令的情況下仍在繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。它撿起了可以撿起的，并胡亂進(jìn)行組裝：喇叭-車(chē)輪-車(chē)輪-喇叭-車(chē)輪-車(chē)輪-車(chē)輪-車(chē)輪-喇叭。

    加州大學(xué)舊金山分校助理教授、猶他州大學(xué)生物化學(xué)***教授Adam Frost博士說(shuō)：“在這種情況下，我們有一種蛋白執(zhí)行了通常由mRNA所承擔(dān)的任務(wù)。我喜歡這個(gè)故事，因?yàn)樗：宋覀冞^(guò)去所認(rèn)為的蛋白質(zhì)的功能界限。”Frost和加州大學(xué)舊金山分?；羧A德休斯醫(yī)學(xué)研究所研究員Jonathan Weissman博士，以及斯坦福大學(xué)的Onn Brandman博士是這篇論文的共同資深作者。

    就像在一輛半成品汽車(chē)的一邊安裝了多余的喇叭和車(chē)輪一樣，帶有一段丙氨酸和蘇氨酸顯然隨機(jī)序列的蛋白質(zhì)看起來(lái)怪怪的，有可能無(wú)**常工作。但這一無(wú)意義的序列有可能滿(mǎn)足了特殊的目的。這一密碼有可能發(fā)出了一種信號(hào)，表明必須破壞掉這一不完整的蛋白質(zhì)，又或有可能是測(cè)試的一個(gè)組成部分，看看核糖體是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。有證據(jù)表明，在諸如阿爾茨海默氏癥、肌萎縮側(cè)索硬化癥（ALS）或亨廷頓氏病等一些神經(jīng)退行性疾病中當(dāng)中的一個(gè)或兩個(gè)過(guò)程有可能出現(xiàn)了錯(cuò)誤。

    Brandman說(shuō)：“這項(xiàng)工作有許多有趣的潛在狀況，如果我們不追隨自己的好奇心，任何一種情況都不可能發(fā)生。發(fā)現(xiàn)的主要驅(qū)動(dòng)力就是探索你所看到的，而這正是我們所做的。將永遠(yuǎn)不會(huì)有什么可替代它。”

    當(dāng)科學(xué)家們親眼看到有關(guān)的證據(jù)時(shí)，首先便考慮它是一種不同尋常的現(xiàn)象。他們借助了一種叫做冷凍電子顯微鏡的技術(shù)極速冷凍并隨后成像了運(yùn)行中的這一質(zhì)量控制機(jī)器。Frost說(shuō)：“我們捕獲了行動(dòng)中的Rqc2p.但這一觀點(diǎn)如此的牽強(qiáng)附會(huì)。證實(shí)它是我們的責(zé)任。”

    通過(guò)廣泛的生物化學(xué)分析他們證實(shí)了自己的假說(shuō)。新的RNA測(cè)序技術(shù)證實(shí)，Rqc2p/核糖體復(fù)合物有可能添加了一些氨基酸到停運(yùn)的蛋白質(zhì)上，因?yàn)樗步Y(jié)合了將氨基酸帶到蛋白質(zhì)組裝線(xiàn)上的tRNAs.他們看到的這些特異tRNAs只攜帶了丙氨酸和蘇氨酸兩種氨基酸。起決定作用的是，他們確定了停運(yùn)的蛋白質(zhì)被添加了廣泛的丙氨酸和蘇氨酸鏈。

    “現(xiàn)在我們的工作就是要確定這一過(guò)程發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)，以及當(dāng)它失敗時(shí)會(huì)發(fā)生的事情，”Frost說(shuō)。

    原文檢索：

    Peter S. Shen, Joseph Park, Yidan Qin, Xueming Li, Krishna Parsawar, Matthew H. Larson, James Cox,Yifan Cheng, Alan M. Lambowitz, Jonathan S. Weissman, Onn Brandman, and Adam Frost. Rqc2p and 60S ribosomal subunits mediate mRNA-independent elongation of nascent chains. Science, 2 January; DOI:10.1126/science.1259724