转移核糖核酸结构含有重要进化信息

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美国伊利诺伊大学农作物科学教授古斯塔沃·埃塔诺-阿诺里斯和博士后研究员孙峰杰（音译）称，他们发现，在细胞内转移核糖核酸（tRNA）分子的结构中保存有进化史上某些早期和最重要的信息。相关论文发表在了新一期《公共科学图书馆·计算生物学》杂志上。



　　在目前已发现的众多核糖核酸中，转移核糖核酸是基因和蛋白质之间最直接的媒介。像许多其他核糖核酸一样，转移核糖核酸帮助把基因翻译成构成蛋白质的氨基酸链。在特殊酶的帮助下，每个转移核糖核酸分子识别并与特定的氨基酸结合，并将氨基酸运送到合成蛋白质的系统中。为了将携带的氨基酸成功地加入一个正在生长的蛋白质的末端，转移核糖核酸还必须准确地阅读信使核糖核酸的编码段，信使核糖核酸给出了蛋白质的氨基酸准确顺序的指令。



　　塔诺-阿诺里斯发现转移核糖核酸的结构属性有可能为生物体和病毒如何进化提供新信息后，开始了对转移核糖核酸的研究。他认为，转移核糖核酸对于构建蛋白质的任务十分重要事实，可能意味着它在很早之前就出现了。



　　所有的转移核糖核酸都会自我组装成一种形状，如果把它压扁了，就会发展成为类同于苜蓿叶的形状。塔诺-阿诺里斯领导的研究组从寻找这种苜蓿叶结构的模式入手，使用了数百种分子的详细数据，这些分子代表了病毒以及生物的三个超界：古菌、细菌和真核生物。



　　研究人员把各个转移核糖核酸苜蓿叶结构的所有特征转化成了编码符号，这个过程可以让计算机搜索最“简约”的转移核糖核酸“家谱”。他们对每一个超界的转移核糖核酸也进行了同样的分析，从而弄清这些分组在整个“家谱”中的分化。这种比较可以让他们确定病毒和每一个超界的分化顺序。



　　过去，塔诺-阿诺里斯的领导研究小组分析了蛋白质折叠的广大分类，并认为古菌是首先出现的在进化上具有可辨别特征的群体。此次完成的新的分析支持了过去的研究结论。古菌是一种微生物，它可以在沸腾的酸液、靠近含硫的海底火山喷口或者其他极端环境中生存。



　　塔诺-阿诺里斯说，新的分析还表明病毒是在古菌出现之后不久出现的，而真核生物和细菌依次在更晚的时候出现。该发现可能影响目前的关于病毒究竟是在细胞出现之前还是之后才存在的争论。他表示：“这一发现支持了病毒起源于细胞域的理论。”



　　所有的转移核糖核酸都会自我组装成一种形状，如果被压扁，就会像一片苜蓿叶，这些结构的模式提供了早期进化史的线索。