朊病毒指向一种新的进化方式

2019-02-06 05:07:02

作者:安迪·科格兰(Andy Coghlan)人类疯牛病的变种CJD背后的流氓蛋白质已经显露出它们的良性方面朊病毒似乎是新发现的近乎即时进化形式的核心,它为生命提供了适应潜在致命环境的第三种方式至关重要的是,它既不涉及DNA的遗传变异也不涉及表观遗传变化传统观点认为,只有DNA本身以某种方式发生变化,新特征才能发展这样做的经典方法是改变遗传密码本身最近,研究人员发现分子可以夹在DNA上并阻止序列的某些部分被读取,从而通过称为表观遗传学的过程导致遗传改变酵母打破了霉菌在具有挑战性的条件下,它可以立即从其DNA中生成数百种全新的和可能具有拯救生命的蛋白质,而不会以任何方式改变基因相反,酵母会改变基因的读取方式微小的真菌将一种名为Sup35的特殊蛋白质转化为朊病毒 Sup35通常在蛋白质生产线中起重要作用它确保构建蛋白质的细胞内的核糖体在恰当的位置开始和停止读取RNA链以产生某种蛋白质当Sup35转变为朊病毒时,它不再发挥作用由于缺少这种质量控制,整个基因序列在通过核糖体时被读取这会从RNA的部分产生新的蛋白质,这些蛋白质通常被忽略(见图表)结果是酵母产生了一种全新的蛋白质,而不会以任何方式改变其DNA在这种混合的新蛋白质中可能存在一些对生存至关重要的蛋白质 ??酵母可以产生一种全新的蛋白质,而不会以任何方式改变它的DNA马萨诸塞州剑桥市怀特黑德生物医学研究所的Susan Lindquist在2004年研究实验室培养的Baker酵母(Saccharomyces cerevisiae)时首次看到了这一过程,称之为“组合进化” “我们一直说这很酷,是多年来产生新特性的一种方式,但其他人都说这是一种实验酵母病,”她说现在,她通过毫无疑问地证明同样的过程在自然界中发生,证明了怀疑者的错误她已经在她和她的同事研究的700种天然酵母中的255种中看到了它(Nature,DOI:10.1038 / nature10875) Lindquist在恶劣的环境中生长酵母 - 例如氧气耗尽或异常酸性 - 然后将幸存者暴露于破坏朊病毒的化学物质许多殖民地枯萎,表明朊蛋白对其竞争优势负责更重要的是,朊蛋白在交配中传下来,因此子细胞也会产生同样的幸存蛋白 “首先,它是一种适应性策略,”Lindquist说 “这是获取新[物理特性]的一种很好的方式”Lindquist说,通过遗传密码的突变,新蛋白质的产生甚至可能通过基因代码中的“硬接线”变得“硬连线”,尽管她还没有看到这种情况发生了其他研究人员印象深刻 “这真是太神奇了,”亚特兰大佐治亚理工学院的Yury Chernoff说,他之前怀疑组合进化是一个实验室人工制品 “这意味着'蛋白质突变'或朊蛋白对[有机体的外观]产生强烈影响,因此并非所有进化都是通过DNA变化发生的,”切尔诺夫说目前尚不清楚组合进化是否是酵母生物学的一个怪癖或更普遍的生活事实,但研究人员希望后者是真的 “朊病毒很可能在自然进化中发挥重要作用,”密苏里州堪萨斯城Stowers医学研究所的李荣推测,他最近发现酵母也可以通过改变染色体进化当这篇文章首次发布时,它错误地指出所描述的机制涉及读取核糖体中的DNA,而不是RNA更多关于这些主题: