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基因的诞生

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生物学 PDF翻译 基因
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2020-11-13 20:11:19

细菌可以通过复制另一个基因来补偿tRNA基因的丢失


来源:MPG   2020年11月3日

位于布隆(Plön)的马克斯·普朗克(Max Planck)进化生物学研究所的科学家利用实验室中细菌种群的实验性进化,直接观察到了tRNA基因的诞生。


tRNA分子示意图。反密码子将密码子(在遗传信息中)与氨基酸(构成蛋白质)匹配.jpg

tRNA分子示意图。反密码子将密码子(在遗传信息中)与氨基酸(构成蛋白质)匹配。©MPI f。进化生物学

 

翻译是将遗传信息转化为蛋白质(细胞的主要力量)的过程。称为转移RNA(“ tRNA”)的小分子在翻译中起着至关重要的作用。它们是使密码子与氨基酸匹配的衔接子分子。生物携带多种类型的tRNA,每种均由一个或多个基因(“ tRNA基因集”)编码。

广义上讲,tRNA基因集的功能(将61种密码子翻译成20种不同的氨基酸)在整个生物体中都是保守的。但是,tRNA基因集的组成在不同生物之间可能有很大差异。这些差异如何产生以及为什么产生,一直是科学家们长期关注的问题。

 

实验室中细菌tRNA集的进化

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一个tRNA基因(红色X)的缺失可通过另一个tRNA基因(绿色)的复制来补偿。 


马克斯·普朗克进化生物学研究所研究组负责人詹娜·加里(Jenna Gallie)和她的研究小组结合了数学建模和实验室实验,研究了荧光假单胞菌细菌的tRNA基因组如何进化。我们首先从细菌基因组中去除一种类型的tRNA,从而导致细菌菌株缓慢生长。在实时进化实验中,我们为这种生长缓慢的菌株提供了改善其生长的机会。我们看到压力反复不断地改善。这种改善是由于大量细菌遗传信息的重复,每次重复都包含一个补偿性tRNA基因。最终,一种tRNA类型的消除通过增加另一种不同的tRNA类型的数量来补偿。” 珍娜·加莉(Jenna Gallie)说。复制的tRNA类型可以补偿,因为它能够以较低的速率执行消除的tRNA类型的密码子氨基酸匹配功能。

相关基因组中tRNA基因的比较以前为整个进化史中某些tRNA基因的重复提供了证据。这里描述的实验提供了直接的经验证据,证明tRNA基因组可以通过复制事件进化。


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