氨基酸电催化
DNA分子活性比较低,它需要特定蛋白质的帮助才能完成自我复制。但反过来讲,特定的蛋白质不是无缘无故产生的,它们需要经过自然的筛选,而要通过自然选择,它们就必须能被遗传且能产生变异。然而蛋白质本身不是遗传的模板,它要由DNA编码。所以问题就是,蛋白质没有DNA就无法进化,而DNA没有蛋白质也无法进化。如果两者缺一不可,蛋白质与DNA两者谁先谁后,这类似于鸡生蛋蛋生鸡的问题。
在20世纪80年代中期,科学家有一项超凡的发现,那就是RNA可以当作催化剂。RNA分子很少形成双螺旋,它们常卷成小而复杂的形状,同时具有催化作用。这样一来RNA分子就可以打破前面的困境。在这个假设的“RNA世界”里,RNA既可以扮演DNA的角色也可扮演蛋白质的角色,它可以催化自我复制以及很多其他反应。
从现代细胞工作的角度来看,该假设是有意义的。今天的细胞里,氨基酸并不会和DNA直接接触,当细胞需要合成蛋白质时,许多基础反应都是由核酶(一种具有催化功能的RNA)催化完成的。“RNA世界”假设让整个学界为之着迷,它让生命密码的研究方向,从“DNA密码如何编码蛋白质”转向“RNA和氨基酸之间到底发生了什么”,然而至今我们仍没有明确的答案。
美国生物化学家哈德罗·莫洛维兹与分子生物学家谢利·科普利以及物理学家埃里克·史密斯假设:由成对字母组成的RNA也可以作为催化剂。他们认为双核苷酸会和氨基酸的前体结合,然后催化它们成为氨基酸。至于催化成哪一种氨基酸,则要看双核苷酸里的字母是什么。理论上第一个字母会决定氨基酸的前体,第二个字母决定反应形式。比如说,如果两个字母是UU,那么丙酮酸会先接上来,然后被转换成疏水性极强的亮氨酸。
从这里到三联密码只剩下两步了,而它们都只需要简单的字母配对即可。首先,一段较大的RNA分子和双核苷酸通过惯常的碱基配对法则配对,也就是G配C, A配U。接着氨基酸会被转移到这个较大的RNA分子上,因为分子较大,吸引力也比较大。结果就是一段RNA分子接了一个氨基酸,而氨基酸的种类取决于最初携带它的双核苷酸字母。
第二步则是将二联密码变成三联密码,配对规则不变。如果三个字母配对的效果比两个字母配对来得好(也许好处是分子间有较多空间或结合力较强),那三联密码自然会胜出。
当然整套“RNA世界”理论都还只是假说,目前也没有太多证据可以证明。但是重要的是它为解开密码起源之谜带来希望之光,从简单化学反应到三联密码诞生,看起来也有可能发生,也可以被实验检验。
非洲猪瘟的研究
复旦大学生命科学学院、遗传工程国家重点实验室甘建华课题组与李继喜课题组合作研究揭示了非洲猪瘟病毒(ASFV)DNA连接酶(AsfvDNAL)的分子机制。该项成果近日在线发表于《自然—通讯》。
ASFV是一种独特的双链DNA病毒,能导致受感染猪死亡,受到了科研人员的广泛关注,尽管已研究了100多年,目前仍没有任何有效的疫苗被报道。ASFV对全球多个国家和地区的猪饲养业都是一种巨大的威胁,并于2018年在中国首度暴发,导致了严重的经济损失。
ASFV中有一套完整的DNA修复通路。与通常的DNA修复通路不同,ASFV的DNA修复通路中的聚合酶和连接酶的保真性都非常低,在ASFV基因组的修复和突变过程中均发挥了关键作用。
据悉,该团队此前研究发现,AsfvPolX拥有一个独特的磷酸根识别位点,对其底物结合和催化活性十分关键。“AsfvDNAL与同源蛋白的序列相似性很低,但其容忍碱基错配的分子机制还不明确。”该论文第一作者陈屹勍告诉《中国科学报》,研究人员利用X射线晶体学方法,成功解析了AsfvDNAL与不同类型DNA复合物的高分辨率结构。
晶体结构显示,AsfvDNAL具有一个独特的DNA结合结构域,该结构域对底物结合十分重要。虽然AsfvDNAL与常见的DNA连接酶在催化机制方面保守,但AsfvDNAL在底物催化位点附近具有一些明显不同的氨基酸组成。
“蛋白突变、体外DNA结合以及活性研究显示,催化位点附近的氨基酸对催化形式AsfvDNAL-DNA复合物的形成及活性至关重要。”甘建华表示,这项研究成果为针对非洲猪瘟病毒DNA修复通路蛋白的药物设计提供了结构基础。((记者黄辛))
相关论文信息:https://www.nature.com/articles/s41467-019-08296-w
《中国科学报》 (2019-02-25 第1版 要闻)
来源:中国科学报
非洲猪瘟病毒研究获进展,非洲猪瘟的研究
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转氨酶偏高怎么降低?
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转氨酶是催化氨基酸与酮酸之间氨基转移的一类酶。普遍存在于动物、植物组织和微生物中,心肌、脑、肝、肾等动物组织以及绿豆芽中含量较高。肝细胞是转氨酶的主要生存地。当肝细胞发生炎症、中毒、坏死等时会造成肝细胞的受损,转氨酶便会释放到血液里,使得转氨酶偏高。
转氨酶偏高主要见于病毒性肝炎引起来的疾病,要针对病毒性肝炎抗病毒治疗,联合保肝药物治疗。对于药物和化学制剂引起来的转氨酶增高,停药后可以回复正常,对于心肌梗塞、心肌炎、心力衰竭引起的谷草转氨酶升高,主要以治疗原发疾病为主。还有因为胆囊炎、胆石症急性发作的时候,可以引起血胆红素以及转氨酶增高。
若长期转氨酶偏高不降,主要是处方用药不当。包括治则药物配伍及剂量的失误,如原处方苦寒药过多,量过大,而病人体质较单薄瘦弱,就应适当减量或反佐以少量补肾药物,进行相反方向的调整。
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