【生物細胞】轉譯(translation)三劍客可以沒到齊,蛋白質 ...
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而為何選擇了丙氨酸與蘇氨酸,則是因為Rqc2p蛋白在與核糖體結合後,本來就會跟連接這兩個氨基酸的tRNA結合。
這個研究結果,推翻了教科書上說的「轉譯一定 ...
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2015年02月06日2018年08月01日
CASEPRESS
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轉譯作用。
圖片來源:wiki
撰文|葉綠舒
從中學的生物學開始,大家都知道,細胞合成蛋白質必需要經過轉譯(translation)作用,而轉譯作用不可或缺的三劍客是:核糖體(ribosome)、信息RNA(messengerRNA,mRNA)與轉移RNA(transferRNA,tRNA)。
在上大學以前,大家對於DNA複製(DNAreplication)、信息RNA的合成(轉錄作用,transcription)與轉譯作用三者之間的關係應該都了然於胸;而大家也知道DNA複製存在著校正(proofreading)的功能:當錯誤的去氧核糖核苷酸(nucleotide)被加到DNA的末端時,DNA複製機器會將這個錯誤的去氧核糖核苷酸水解、再重新反應,直到正確的去氧核糖核苷酸被加入為止。
而轉錄作用的校正機制,沒有DNA複製那樣精確;但是,蛋白質的合成有校正機制嗎?
有的。
上了大學以後,我們會學到,當錯誤的氨基酸被加到正在合成的多肽鏈(polypeptide)上後,整個轉譯的機器會暫停,核糖體QC複合體(ribosomequalitycontrolcomplex)會過來,將合成到一半的多肽鏈加上泛素(ubiquitin),然後這條多肽鏈就會被分解。
核糖體QC複合體包含了四個蛋白質,Cdc48p(AAAATP水解酶)、Ltn1p(RingE3連結酶)與另外兩個未知功能的蛋白質:Rqc1p與Rqc2p。
來自猶他大學(UniversityofUtah)與加大舊金山分校(UniversityofCalifornia,SanFrancisco)的研究團隊發現,其中的一個未知功能蛋白質Rqc2p的神秘功能。
當錯誤的氨基酸被加到正在合成的多肽鏈時,Rqc2p會在多肽鏈尚未被分解之前,指揮核糖體重複加入兩個氨基酸:丙氨酸(alanine)與蘇氨酸(threonine)。
而且可以加到二十個之多。
丙氨酸。
圖片來源:wiki
蘇氨酸。
圖片來源:wiki
Rqc2p與核糖體在將丙氨酸與蘇氨酸加入時,完全不需要有mRNA的腳本;這跟我們一向知道的轉譯作用相違背。
我們都知道轉譯作用時,核糖體需要閱讀mRNA的腳本,才能將正確的氨基酸一個一個加入。
但是當錯誤的氨基酸被加入時,Rqc2p卻可以在沒有mRNA的狀況下,將丙氨酸與蘇氨酸重複加入。
但是,為什麼Rqc2p要指揮核糖體做這件事呢?
研究團隊認為,或許Rqc2p做這件事有兩個目的:其中之一是加速這個做壞了的多肽鏈被分解;另一個原因則可能是,測試轉譯機器是否仍可正常運作。
而為何選擇了丙氨酸與蘇氨酸,則是因為Rqc2p蛋白在與核糖體結合後,本來就會跟連接這兩個氨基酸的tRNA結合。
這個研究結果,推翻了教科書上說的「轉譯一定要有tRNA、mRNA與核糖體才能進行」的結論。
只能說,生物的世界是一個令人讚歎的世界,我們原本以為只能以DNA為腳本轉錄出RNA,結果在1970年由HowardTemin與DavidBaltimore推翻了這個想法;現在我們又發現蛋白質可以在沒有mRNA的狀況下合成,雖然只是由20個氨基酸所構成的多肽鏈,但這也已經足夠讓我們想到「有規則就有例外」這句名言了!
參考資料:
PeterS.Shen,JosephPark,YidanQin,XuemingLi,KrishnaParsawar,MatthewH.Larson,JamesCox,YifanCheng,AlanM.Lambowitz,JonathanS.Weissman,OnnBrandman,AdamFrost.2015. Rqc2pand60SribosomalsubunitsmediatemRNA-independentelongationofnascentchains.Science.347(6217):75-78DOI:10.1126/science.1259724
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作者:葉綠舒 慈濟大學生命科學系助理教授,科教中心特約寫手,從事科普文章寫作。
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