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核糖体rna结构图 核糖体rna( 二 )


在英国剑桥大学国王学院举行的一个小型研讨会上，克里克看到帕迪等人的研究报告后非常兴奋，立刻意识到信使RNA不是核糖体RNA 。克里克的同事和合作伙伴、南非生物学家悉尼·布雷内也参加了会议，并决定分离这种信使核糖核酸 。1961年，布伦纳与来自加州理工学院的雅各布和马修·梅森合作 。经过反复实验，资源网终于抓住了这个转瞬即逝的信使分子，它原本是一个与DNA互补的RNA分子，被称为信使RNA 。
这时，克里克意识到细胞核内有两股DNA遗传信息的流动，一股是DNA自我复制，即在细胞一分为二的分裂过程中，双链DNA会被打开形成单链DNA，然后每一条单链DNA会作为模板复制另一条互补的单链DNA，形成两条新的双链DNA，每一条DNA会随机进入一个子代细胞，每一条双链DNA都会包含一条原始单链DNA 。另一个流程是DNA引导的蛋白质合成过程，即信使RNA记录DNA的遗传信息并将其从细胞核转运到细胞质中的核糖体，然后核糖体以信使RNA为模板，依次将各种氨基酸组装成长链，最终形成空之间独特的结构，即蛋白质 。
这是克里克在1958年提出的一条影响深远的遗传信息传递规律——中心规律的主要内容，即遗传信息由DNA传递到RNA(转录)，再由RNA传递到蛋白质(翻译)，这也包括DNA的自我复制，并指出“信息一旦传递到蛋白质，就不能再传递了” 。然而后来，其他科学家发现，不仅DNA可以自我复制，一些RNA也可以自我复制，RNA在逆转录酶的作用下可以反转录成DNA 。1970年，根据这些新发现，克里克修改了中心法则，从此沿用至今 。
但是，游走在细胞质中的各种氨基酸是如何在核糖体中有序组装的呢？
早在1955年，克里克在提交给RNA Tie Club的论文中就提出了一个连接子假说，即细胞质中存在连接氨基酸和RNA模板的连接子，其主要功能是发现和抓取细胞质中的氨基酸，并将这些氨基酸转运到核糖体进行组装 。很快，其他科学家发现了一种具有接头功能的RNA，即转运RNA，它以交叉发夹结构的形式在细胞质中游动 。一端可以识别信使RNA上的遗传密码，另一端可以用来组合相应的氨基酸 。这一发现体现了克里克超人的智慧和洞察力 。
在1961年12月发表在《自然》杂志上的一篇论文中，克里克得出结论，遗传密码由三重碱基组成，每个三重碱基按顺序排列，没有重叠，遗传密码是从一个固定的起点读取的，多个三重碱基可以对应同一个氨基酸 。此时，克里克无疑已经成为了基因密码研究领域最活跃的科学家，他的研究热情也激励了许多年轻科学家投身于基因密码的破译，其中马歇尔·尼伦伯格就是佼佼者 。
破解遗传密码 。1927年4月，尼伦伯格出生在纽约的一个犹太家庭，从小就对生物学感兴趣 。1952年获得佛罗里达大学动物学硕士学位，后转入生物化学专业，1957年获得密歇根大学博士学位 。同年，尼伦伯格进入美国国立卫生研究院进行博士后研究，并于1959年正式进入美国国立卫生研究院，直到2010年1月去世 。
在1959年之前，尼伦伯格主要研究糖分子在体内是如何运输和代谢的，以及酶的纯化，但他在基因调控和蛋白质合成方面的经验很少 。然而，当他看到帕迪、雅各布和莫诺对乳糖操纵子的研究结果时，他突然对分子遗传学非常感兴趣 。经过一番深思熟虑，他决定加入破解遗传密码的研究团队，他认为这是“生物化学中最令人兴奋的研究领域之一” 。当他把这个决定告诉同事时，有同事警告他，一个新的研究员需要尽快做出研究成果，才能保住工作，冲进不熟悉的领域 。如果他不能做出成绩，可能很快就会被研究所辞退，找新的研究岗位就更难了 。尼伦伯格自己也知道这是一个非常冒险的决定 。面对来自世界各地的优秀科学家的激烈竞争，他也害怕失败，但他探索未知世界、取得非凡突破的愿望占了上风 。
不久，尼伦伯格独自致力于研究工作 。他首先尝试重复帕迪、雅各布和莫诺的方法，但结果并不令人满意 。这时，尼伦伯格偶然注意到哈佛大学的两位科学家发明了一种无细胞蛋白质合成系统，这让他喜出望外 。无细胞蛋白质合成系统利用酶破坏细菌的细胞壁，保留细菌的其他成分 。通过添加碳-14同位素标记的氨基酸，我们可以观察蛋白质是如何在体外合成的 。尼伦伯格敏锐地意识到这种方法在遗传密码研究中的重要用途 。他假设，如果内源性的DNA或RNA被破坏，加上一些已知序列的外源性DNA或RNA片段，这些DNA和RNA在蛋白质合成中的作用可能会被观察到 。
尼伦伯格计划在两年内建立这个系统，因为实验过程非常繁琐，而且需要进行大量的实验来探索条件，而他是唯一一个需要从头学习一切的人 。经过大约一年半的努力，尼伦伯格终于建立了这个系统 。这时，来自德国的博士后海因里希·马特黑(Heinrich Matthaei)加入了尼伦堡的实验室 。原来Matthaei主要从事植物学研究，有同位素研究经验，对体外蛋白质合成非常感兴趣，于是找到了nirenberg 。当然，独自一人的尼伦伯格非常高兴，很快就组建了一个师徒二人组 。


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