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第30章 中心法则有哪些补充和发展?

中心法则在具体细节上经过完善后,在遗传信息流传递方向上又有补充和发展。1970年,巴尔的摩和梯明在致癌的RNA病毒中,发现一种酶,能以RNA为模板合成DNA。他们称这种酶为依赖RNA的DNA多聚酶,现在一般称为逆转录酶。这就是说,遗传信息流也可以反过来,从RNA→DNA。这是一项重要的发现。巴尔的摩和梯明于1975年荣获诺贝尔奖。

黄诗厚博士对发现逆转录酶有什么贡献?

巴尔的摩1938年3月7日生于美国纽约,在中学时代就对生物学有浓厚兴趣。1960年毕业于宾夕法尼亚州斯沃思莫大学,1964年获洛克菲勒大学哲学博士学位。梯明1934年12月10日生于美国费城。1955年毕业于宾州斯沃思莫大学,1959年获加州理工学院哲学博士学位。巴尔的摩与梯明发现了逆转录酶,还发现了逆转录病毒的复制机理。逆转录病毒是RNA病毒,病毒的RNA逆转录出DNA,再整合到寄主细胞的染色体中,使寄主细胞发生癌变,这一成果也使癌症研究进入了一个新阶段。

对于逆转录酶的发现,巴尔的摩的华裔夫人黄诗厚也作出了重大贡献。当巴尔的摩在麻省理工学院进行癌症研究时,寻找逆转录酶遇到困难。当时正好从事病毒学研究的黄诗厚博士发现在某些RNA病毒的蛋白质外壳中带有“转录酶”——RNA多聚酶。这个发现给了巴尔的摩极大的启示,他也果然在RNA肿瘤病毒的蛋白质外壳中找到了逆转录酶。根据中心法则,DNA中的信息转录到RNA分子中后,要再进一步转译成蛋白质,才能表达为酶的活性。

1981年,美国化学家切赫等人在四膜虫发现自催化剪切的tRNA。1983年美国化学家阿尔特曼领导的一个研究小组发现大肠杆菌的核糖核酸P的催化活性取决于RNA而不是蛋白质。这意味着RNA可以不通过蛋白质而直接表现出本身的某种遗传信息,而这种信息并不以核苷酸三联体来编码。这是对中心法则的又一次补充和发展。切赫和阿尔特曼荣获1989年的诺贝尔化学奖。

乔伊斯有什么发现?

DNA本身是否也具有酶活性呢?1994年,乔依斯等人发现一个人工合成的DNA分子具有一种特殊的磷酸二酯酶活性。此后,国外又有多例报道人工合成的DNA序列具有各种不同的酶活性。1995年,我国学者王身立等人发现,从多种生物中提取的DNA均具有酯酶活性,能催化乙酸萘酯水解为萘酚和乙酸。这种较弱的酯酶活性并不需要特定序列的DNA编码,而是非特异性DNA的一般性质。王身立推测,在生命起源时,RNA和蛋白质都还未出现,原始海洋营养汤中的DNA可能利用本身的酯酶活性水解萘酯等物质以获得能量。随着生命的进化,酶活性更强的蛋白质出现了,在生命世界中DNA作为酶的作用则为蛋白质所取代。但DNA分子本身的酯酶活性仍作为一种“分子化石”的遗迹,一直保存到今天。

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