中心法则的修正与发展内容

中心法则的修正与发展内容一、中心法则的产生1957 年,克里克提出,在DNA与蛋白质之间,RNA可能是中间体。1958 年,他又提出,在作为模板的RNA 把氨基酸携带到蛋白质肽链的合成之间可能存在着一个中间受体。根据这些推论, 他提出了著名的连接物假说, 讨论了核酸中碱基顺序同蛋白质中氨基酸顺序之间的线性对应关系, 并详细地阐述了中心法则。克里克所设想的受体很快被证明tRNA。1961年,雅可布( JACOB F) 和莫诺( MONOD J) 证明在DNA 同蛋白质之间的中间体是mRNA。随着遗传密码的破译, 到60 年代基本上揭示了蛋白质的合成过程。这样, 就得到了中心法则的最初的基本形式。中心法则的最初的基本形式二、逆转录的发现与中心法则的修正 克里克最初设想的中心法则, 并没有排除遗传信息由RNA 向DNA 的逆向传递。但当时绝大多数生物学家都认为, 自然界的生物体并不需要这种逆向传递。然而, 通过1960 到1970 这十年的研究, 坦明(TEMIN H)和巴梯摩(BALTIMORE D) 等发现并证实了反转录酶的存在。 1958 年, 坦明开始对RNA 肿瘤病毒( RSV ) 的研究。RSV 属RNA 病毒。坦明发现, RSV的行为不同于DNA 病毒, 也不同于一般的RNA 病毒。大多数病毒与细胞分裂是对抗性的。当把病毒加到单层细胞培养物上时, 病毒与细胞的相互作用, 常导致感染细胞的死亡。而感染了RSV 的雏鸡细胞, 非但存活下来, 而且转化成能继续分裂并且产生新病毒颗粒的癌细胞。感染RSV 大鼠细胞转化成了能分裂的癌细胞, 但不产生新的病毒颗粒。当把转化了的大鼠细胞与正常的雏鸡细胞融合时, 可以诱发RSV 颗粒的形成。坦明利用放线菌素D 所做的实验解释了这种现象。放线菌素D 能抑制以DNA 为模板的RNA 合成, 但不影响以RNA为模板的RNA 合成。坦明把放线菌素D加到形成RSV 的细胞培养物中,发现全部的RNA 合成都受到了抑制。他认为, RSV 可能是通过一种DNA 中间物进行复制的,即当RSV 感染细胞以后,可以其RNA为模板合成相应的DNA 分子, 该DNA分子整合到细DNA 分子中,随细胞DNA 的复制而复制,并不呈现感染性。当受到某种激活时, 又能以有感染性的病毒颗粒的形式重新出现。这就是“原病毒假说”。它的提出, 使人们认识到逆转录现象的存在。1970 年,坦明和水谷哲( SAT OSHI Mizutani) 在实验中发现, RSV 的病毒粒子含有一种能把单股病毒RN A 转录到DNA 上去的酶。 与此同时, 巴梯摩尔独立地用小白鼠败血病病毒为材料, 也发现了同样的现象。他们的文章一同发表在1970 年6 月27 日的自然杂志上, 使逆转录现象得到了公认。这样, 中心法则就修正成所示的形式 图二 DNA 是否能直接控制蛋白质的合成呢? 有人在离体实验中观察到,与核糖体相互作用的某些抗生素如链霉素和新霉素, 能打乱核糖体对信使的选择,而接受单链DNA 分子代替mRNA。然后由单链DNA 指导,把它的核苷酸顺序译成多肽的氨基酸顺序。此外,还有人发现,细胞核里的DAN还可以直接转移到细胞质的核糖体上,不需要通过RNA即可控制蛋白质的合成。这样,中心法则就可以丰富为如图3 形式。 图3二、中心法则的发展预测中心法则的以上形式强调了核酸对蛋白质的决定作用, 但蛋白质对核酸必然存在着反作用。1967年, 梅克勒(Mehler) 提出, 蛋白质的空间构型( 不是线性顺序) 可以被“逆转录”成RNA 顺序。1982 年, 普鲁塞纳( S.Prusiner ) 在研究羊痒疫( scrapie) 的致病因子时发现一种比病毒更为简单的亚病毒为其病原。令人奇怪的是, 这种病原含有侵染所必须的物质是蛋白质而不是核酸。这种羊痒疫的致病因子被称为朊病毒( virino) 或蛋白侵染子( prion)。它的发现,表明自然界中存在着以蛋白质为遗传信息的可能性, 即在蛋白质的指导下合成蛋白质。那么，随着研究的进展，能否将中心法则丰富成如下形式 图四这作为一项对中心法则未来发展方向的预测,只有等待科学实践来证实。通过上述历史考察和现实分析