2016年08月21日訊 當(dāng)重組蛋白表達(dá)失敗時(shí),科學(xué)家可能歸咎于錯(cuò)誤的序列數(shù)據(jù)或者工具包出問(wèn)題了。但是就一種被稱作嗜單寧管囊酵母(Pachysolen tannophillus)的子囊菌酵母而言,研究人員鑒定出一個(gè)更加基本的問(wèn)題:正常情形下翻譯為亮氨酸的CUG密碼子反而會(huì)產(chǎn)生丙氨酸。
這種替代性編碼與酵母中另一種已知的細(xì)胞核有義密碼子再分配(nuclear sense codon reassignment)獨(dú)立地發(fā)表在兩篇論文中:第一篇論文于2016年5月6日在線發(fā)表在Genome Research期刊上,論文標(biāo)題為“A novel nuclear genetic code alteration in yeasts and the evolution of codon reassignment in eukaryotes”;第二篇論文于2016年8月16日在線發(fā)表在PNAS期刊上,論文標(biāo)題為“Comparative genomics of biotechnologically important yeasts”。這兩篇論文的作者們注意到他們?cè)谑葐螌幑苣医湍钢腥〉玫陌l(fā)現(xiàn)可能在涉及這種微生物的某些生物技術(shù)應(yīng)用和利用酵母研究基于RNA的進(jìn)化中有重大意義。
其他已知的替代性有義密碼子是20年前首次在白色念珠菌(Candida albicans)中鑒定出的。這也涉及CUG密碼子,但是在蛋白表達(dá)時(shí)產(chǎn)生絲氨酸。
葡萄牙阿威羅大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究所主任Manuel Santos(未參與這項(xiàng)研究)說(shuō),“這種情形在一種不同的微生物中再次發(fā)生是出乎意料之外的。”
作為一名廣泛地研究過(guò)CUG-絲氨酸再分配的科學(xué)家,Santos告訴《科學(xué)家》雜志,盡管編碼改變可能最終賦予進(jìn)化上適者生存的優(yōu)勢(shì),但是這種初始的再分配也會(huì)付出極大的代價(jià)。將體積大的疏水性亮氨酸替換為丙氨酸或絲氨酸---都是體積小的極性氨基酸---可能會(huì)破壞關(guān)鍵性蛋白的結(jié)構(gòu)和功能。鑒于這種變化是翻譯水平上發(fā)生的,人們需要比較不同物種之間的序列和密碼子使用來(lái)鑒定出這種隱藏的變化。
作為一項(xiàng)大型的系統(tǒng)發(fā)育研究的一部分,來(lái)自美國(guó)能源部聯(lián)合基因組研究所(Joint Genome Institute, JGI)的研究人員和他們的同事們對(duì)來(lái)自29種不同酵母的700個(gè)直向同源基因(orthologous gene)的預(yù)測(cè)蛋白進(jìn)行比對(duì)以便鑒定出保守的氨基酸和確定它們來(lái)自哪些密碼子。
研究人員報(bào)道,對(duì)研究過(guò)的大多數(shù)物種而言,CUG在70%--86%的時(shí)間編碼保守性的亮氨酸,但是對(duì)嗜單寧管囊酵母而言,這種標(biāo)準(zhǔn)的編碼僅在7%的時(shí)間發(fā)生,相反在25%的時(shí)間,它會(huì)編碼丙氨酸。
為了確定哪些氨基酸確實(shí)存在于這些蛋白中,第二篇論文第一作者、JGI生物信息學(xué)家Robert Riley和同事們提取出來(lái)自體外培養(yǎng)的嗜單寧管囊酵母的肽,然后利用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(LC-MS)分析它們。他們發(fā)現(xiàn)178個(gè)鑒定出的肽與含有CUG的編碼序列匹配上;它們當(dāng)中的90%在LC-MS分析時(shí)產(chǎn)生指示丙氨酸的譜峰,僅有9%的譜峰指示亮氨酸的存在。當(dāng)他們利用野生型的或發(fā)生CUG替換的潮霉素(hygromycin)耐藥性基因轉(zhuǎn)化嗜單寧管囊酵母時(shí),僅攜帶發(fā)生變化的選擇基因的那些酵母在含有潮霉素的平板上生長(zhǎng)。
Riley注意到,在嗜單寧管囊酵母和其他酵母物種(如釀酒酵母)中表達(dá)新的蛋白時(shí),密碼子優(yōu)化可能也是需要的。
除了它在這方面和其他的生物技術(shù)應(yīng)用上的潛在影響之外,CUG編碼丙氨酸可能改變科學(xué)家們考慮密碼子和tRNA進(jìn)化的方式。
第一篇論文通信作者、德國(guó)馬克斯普朗克生物物理化學(xué)研究所科學(xué)家Martin Kollmar說(shuō),基于他的團(tuán)隊(duì)對(duì)60種酵母物種的tRNA進(jìn)行的結(jié)構(gòu)分析,他認(rèn)為tRNA突變促進(jìn)這種密碼子再分配。他的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)相比于亮氨酸t(yī)RNA或絲氨酸t(yī)RNA,嗜單寧管囊酵母的CUG tRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)更加類似于丙氨酸t(yī)RNA。Kollmar 說(shuō),他的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)液相色譜與質(zhì)譜串聯(lián)聯(lián)用(LC-MS/MS)數(shù)據(jù)表明嗜單寧管囊酵母的CUG tRNA具有高水平的特異性。他和他的同事們鑒定出大約2600個(gè)高質(zhì)量的與含有CUG的編碼序列相匹配的肽,并且證實(shí)97.2%的CUG tRNA將這個(gè)密碼子翻譯為丙氨酸。當(dāng)他們對(duì)至關(guān)重要的起始密碼子AUG進(jìn)行相同的分析后,他們也觀察到類似的比例,從而作出結(jié)論:CUG tRNA錯(cuò)載丙氨酸的比例是非常小的。
在酵母中,替代性密碼子使用的潛在原因和影響一直是爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。與此同時(shí),還有可能發(fā)現(xiàn)更多形式的替代性編碼。
Santos說(shuō),“利用正在真菌和其他有機(jī)體中開(kāi)展的基因組測(cè)序研究和我們用來(lái)對(duì)直向同源基因進(jìn)行比較的計(jì)算工具,將會(huì)觀察到更多的編碼變化?!?/p>
不可以。中種面只能提高面團(tuán)的筋度,但無(wú)法替代鮮酵母的發(fā)酵作用。鮮酵母可以分解淀粉,釋放出CO2,CO2擴(kuò)散到面團(tuán)中使面團(tuán)發(fā)泡,發(fā)酵出酵母蛋白,酵母蛋白可以吸收和蓄水,從而使面團(tuán)變軟,變蓬松,豐盈,有口感,還可以改善面粉的營(yíng)養(yǎng)狀況。
當(dāng)在酵母構(gòu)建表達(dá)時(shí)序列中含有稀有密碼子并表達(dá)異常的時(shí)候,需要做酵母稀有密碼子檢測(cè)
一般在做酵母表達(dá)的時(shí)候也不需要去查稀有密碼子檢測(cè)
只有在表達(dá)出現(xiàn)異常的時(shí)候,才需要去檢測(cè)下稀有密碼子
如果表達(dá)正常,不需要其檢測(cè)的
本文地址:http://www.soujuw.cn/jiankang/303797.html.
聲明: 我們致力于保護(hù)作者版權(quán),注重分享,被刊用文章因無(wú)法核實(shí)真實(shí)出處,未能及時(shí)與作者取得聯(lián)系,或有版權(quán)異議的,請(qǐng)聯(lián)系管理員,我們會(huì)立即處理,本站部分文字與圖片資源來(lái)自于網(wǎng)絡(luò),轉(zhuǎn)載是出于傳遞更多信息之目的,若有來(lái)源標(biāo)注錯(cuò)誤或侵犯了您的合法權(quán)益,請(qǐng)立即通知我們(管理員郵箱:602607956@qq.com),情況屬實(shí),我們會(huì)第一時(shí)間予以刪除,并同時(shí)向您表示歉意,謝謝!