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一组科学家发现蛋白质信号要比以前理解的更为复杂,并揭示了遗传物质合成的本质。
Christine Vogel,纽约大学生物系的助理教授,同时也是本研究的通讯作者之一,解释说:“要合成一个蛋白,我们需要从DNA的编码基因中合成信使RNA分子,然后,第二个过程,是根据这些RNA分子合成蛋白质。这两个过程高度耦合,并受到严格的监管 “。
这种耦合类似于移动的自动扶梯和同时在上面行走的人之间的耦合。
发表在分子系统生物学(Molecular Systems Biology)杂志上的这项研究,查明了这两个耦合过程在细胞应对外界刺激是如何变化的。
“直到现在也很难研究这些系统,研究人员认为,自动扶梯的运动在细胞反应过程中是最为重要的,”Vogel说。“而我们现在表明,不一定是这样的,在某些情况下,人的行为决定着总体结果。”
在生物学中,这意味着这两个过程——合成RNA和蛋白质——起着重要的作用,但却以不同的方式。
在他们的研究中,包括来自于新加坡国立大学和柏林的马克斯 - 德尔布吕克中心的研究人员,查明了这两个过程究竟是如何随着时间的推移作出反应。
他们的结果表明DNA和mRNA在其信号特性上存在着显著的区别。值得注意的是,从DNA合成RNA的过程是类似脉冲样的——在研究过程中,一个简短的信号会在测量末期回复到正常水平。与此相反,从RNA合成蛋白质的过程类似于一个开/关:一旦启动,信号水平在回复到长期的休眠状态之前,会保持恒定一段时间。
虽然造成细胞行为的这些差异的原因仍然未知,但研究人员认为,答案可能在于这两个过程的特性上。
“细胞合成蛋白质花费巨大,但是从DNA中合成信使RNA却是一个相对低耗能和简单的过程,因此我们在此阶段看到的频繁的脉冲样的信号是有道理的,”Vogel总结说。“相比之下,合成蛋白质是一个复杂的任务,需要大量的时间和精力。这可能是为什么一旦你决定停止合成蛋白质,相反的你就不会很轻松地重新开始。 “