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科学家发现新的遗传密码字母

脱氧核糖核酸DNA是遗传信息的载体,遗传密码就等同于DNA的碱基序列,DNA碱基是书写生命遗传信息这本书的字母。DNA的碱基序列有腺嘌呤A、胞嘧啶C、鸟嘌呤G和胸腺嘧啶T等4种基本类型,这些DNA碱基组合能产生千变万化的基因,为人类和所有生物提供了各种结构功能的丰富表型。


1980年代初,科学家在这4种经典DNA碱基ACGT基础上新发现了存在第5种碱基,就是由胞嘧啶C甲基化的甲基胞嘧啶mC,90年代末,被确认为是某些表观遗传机制的主要原因。


mC能根据每个组织的需求来开启或关闭基因,或基因表达因为这些碱基的存在受到影响。随着表观遗传学研究的升温,科学家对mC的兴趣与日俱增,研究证实mC可促癌症等许多疾病的发生。后来,第6种5-羟甲基胞嘧啶(5-hmC)、第7种5-胞嘧啶甲酰(5fC)和8种碱基5-胞嘧啶羧基(5caC)也相继被发现。请注意,所有这些新的碱基都是基于胞嘧啶的变种。


现在巴塞罗那大学遗传学教授、西班牙加泰罗尼亚高等研究院研究员、Bellvitge医学研究所表观遗传学及癌症生物学部主任Manel Esteller提出,人和高等生物细胞内存在一种新的腺嘌呤变种甲基腺嘌呤mA,提出该观点的论文发表在《细胞》上。这是在基本的4种密码子后继4种嘧啶密码子后发现的第9种脱氧核糖核酸碱基。Esteller教授提出,这种mA也是表观基因组的重要组成因素,对于细胞功能至关重要。


Esteller教授说:“科学家多年前就知道,在细菌等低等生命中,其基因组就存在mA,这种密码子具有避免外来序列插入的功能,因此具有稳定基因的功能。但是由于这些密码子相对比较稳定,科学家认为这只是原始细胞的一种原始现象。”


Cell杂志同期发表的3篇论文表明,在复杂真核生物细胞如人体细胞中,也存在这一第9种碱基mA。这些研究表明,藻类、线虫和果蝇都具有mA,并且能调控一些基因的表达,由此构成一种新的表观遗传标记。因为在基因组中mA丰度非常低,感谢科学家开发出一些高灵敏度分析方法,才让这项研究才得以实现。mA好像可在干细胞和早期发育阶段发挥特殊作用。


Esteller教授说:“现在面临的挑战是进一步确认这一假说,阐明包括人类在内的哺乳动物也同样拥有mA,并解析这种新遗传密码子对基因组中的价值。”


是否还存在第10种碱基?包括中国科学家在内的三篇《细胞》论文都是关于这个内容的研究,说明学术界对这个碱基的存在已经有了共识,或者说假说的共识,或者说有比较强烈的暗示性证据,让大家几乎同时都考虑到这个问题。科学历史上也经常有类似的情况,同一期刊上先后或同期发表来自相互没有交叉的实验室的论文,内容几乎类似的。


这种情况,期刊一般是建议同时发表,一方面能产生群体效应,另一方面显得公平,因为虽然前后有差别,但不一定投稿早就是发现早,学术上虽然以投稿时间作为最早公布时间,但投稿时间并不是那么合理,因为新发现也很可能会被其他期刊拒稿。


想来生命科学确实很悲哀,人类基因组计划已经完成了多年,人类基因组计划本质是将人类所有的DNA序列进行序列测定,或者说把所有的字母都识别出来。如果2015年又发现人类细胞DNA内存在过去不了解的新字母,而这些新字母对基因的功能影响很大,那么我们过去看到的这本人类基因组的天书,确实是很难精准了。


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