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核糖体rna结构图 核糖体rna( 三 )


1961年初，尼伦伯格要求Matthaei在无细胞蛋白质合成系统的20个试管中加入一块多缩水甘油酸(…UUUUUU…)，同时在每个试管中加入全部20种氨基酸，每个试管中的一种氨基酸用碳-14同位素资源进行标记 。他们想看看能合成什么样的多肽链 。之所以选择尿苷酸，是因为尿苷酸是RNA的特异性核苷酸，因此可以区分是DNA还是RNA直接指导蛋白质的合成 。
一天，Matthaei兴奋地打电话给正在出差的nirenberg 。他发现只有一个试管合成了多肽链，在这个试管中加入了碳-14同位素标记的苯丙氨酸 。听完Matthaei的电话，nirenberg喜出望外，早早回来见证这一重要时刻 。师徒发现，多缩水甘油酸RNA链和核糖体RNA是合成这条苯丙氨酸多肽链不可缺少的，dnase不能影响这个系统中多肽链的合成 。加入RNase后，蛋白质合成终止，进一步证明了信使RNA的存在 。然而，尼伦伯格和Matthaei似乎没有意识到他们的研究成果的意义 。1961年5月，他们在刚开始出版的鲜为人知的期刊《生物化学与生物物理研究通讯》的资源网上提前发表了主要研究成果，并未引起太多关注 。而且，他们在论文中并没有提到这项研究最关键的发现，那就是多缩水甘油基RNA链可能携带编码苯丙氨酸的遗传密码 。
三个月后，尼伦伯格参加了在莫斯科举行的第五届国际生物化学大会，并在一次分支会议上向大约35名与会科学家报告了他的老师和学生的研究成果 。他几乎不认识这些参与的科学家，大多数其他人也不认识他 。幸运的是，这次会议的主持人是弗朗西斯·克里克 。听完尼伦伯格的报告，克里克掩饰不住自己的激动 。他邀请尼伦伯格在第二天一个更大的研讨会上重复他的报告，这引起了轰动 。尼伦伯格深深地记得这一幕，他后来回忆说:“难以置信！每个人都站起来为我鼓掌，在接下来的五年里，每个人都简单地把我当成了科学摇滚明星 。同月，他的研究发表在更有影响力的期刊《美国国家科学院院刊》上 。事实上，尼伦伯格凭借自己的勇气和努力，已经从蛋白质合成领域的门外汉变成了备受关注的伟大科学家，在基因世界留下了浓墨重彩的一笔 。
克里克结合尼伦伯格和他自己的研究，得出三联体“UUU”就是编码苯丙氨酸的密码子，这一点得到了与会者的认可 。就这样，第一个密码子正式诞生了 。受克里克的启发，尼伦伯格希望破解其他63种氨基酸的密码子，吸引大量年轻人参与其中，最多20人 。很快，按照之前的方法，尼伦伯格破译了分别编码赖氨酸、脯氨酸和甘氨酸的三联体“AAA”、“CCC”和“GGG” 。其他氨基酸的破译并没有那么容易，但是通过不断的技术改进，到了1966年，其他氨基酸的密码子也相继被破译，其中包括三个不编码任何氨基酸的终止密码子 。
值得一提的是，出生于英属印度旁遮普邦省(今巴基斯坦)的美国生物学家哈格宾德·霍拉纳(Hargobind Horana)发明了一种化学合成方法，为破解遗传密码提供了另一种有效途径 。后来，这种方法也被用于合成第一个人工基因，并首次在大肠杆菌中表达，从而开启了基因工程技术的新时代 。
1965年，美国生物化学家罗伯特·霍利分析了运输RNA的一级结构和二级结构，证明了克里克推测的“接头”在蛋白质合成中起了重要作用 。三年后，尼伦伯格、霍拉娜和霍利因“破解遗传密码及其在蛋白质合成中的作用”而分享了诺贝尔生理学或医学奖 。
至此，信使RNA的遗传密码已经被彻底破解，但生命密码的破解才刚刚开始 。生命如何从结构单一、线性排列的DNA开始，借助信使RNA和其他RNA，合成不同结构和功能的蛋白质，进化出丰富多彩、复杂的生命世界？我们能改变这些生命密码，纠正人类遗传病基因，甚至创造新生命吗？这些问题的答案已经开始出现，但仍有许多未解的生命之谜，吸引了众多科学家的相继关注 。
《南方周末》特约撰稿人唐波 。
【核糖体rna结构图 核糖体rna】


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