基因的表達過程是將 DNA 上的遺傳信息傳遞給 mRNA, 然后再經過翻譯將其傳遞給蛋白質。在翻譯過程中 tRNA 負責與特定氨基酸結合，并將它們運送到核糖體，這些氨基酸在那里相互連接形成蛋白質。這一過程由 tRNA 合成酶介導，一旦出現問題就會生成錯誤的蛋白質，進而造成災難性的后果。值得慶幸的是， tRNA 分子與氨基酸的匹配非常精確，只不過迄今為止人們對這種機制還缺乏足夠的了解。
日前，日本理化學研究所（RIKEN）、東京大學等機構的研究人員描述了一個確保 tRNA 合成酶、 tRNA 和氨基酸正確配對的巧妙機制。正是在這種機制的保駕護航之下，細胞才能夠將遺傳密碼精確翻譯成為細胞所需的功能性蛋白。相關研究論文刊登在了近期出版的《自然》雜志上。
氨基酸與相應 tRNA 的結合是否準確，對于蛋白質能否正確合成非常重要。正因如此，人們也將氨基酸與 tRNA 的配對稱為第二套遺傳密碼。
RIKEN 結構生物學實驗室的 Shigeyuki Yokoyama 領導團隊，利用晶體學技術對一種古生菌的 tRNA 配對進行了研究。他們發現，丙氨酰 -tRNA 合成酶通過幾何學特征精確識別 tRNA ，只允許丙氨酸的 tRNA 與酶的活性區域接觸。而這一過程依賴于一個擺動配對（wobble base pair）。 DNA 雙螺旋中的堿基配對原則很嚴格，即 A 配 T ，G 配 C。但 tRNA 反密碼子并不嚴格遵循這樣的原則，存在擺動配對或不穩定配對的現象。
研究顯示，這種搖擺配對（G3?U70）位于 tRNA 的接納莖。研究人員對野生型 tRNA （G3?U70）和突變型 tRNA （A3?U70）進行了比較，發現突變 tRNA 雖然能與丙氨酰 -tRNA 合成酶結合，但無法接觸到活性區域，二者形成的復合物處于“無活性狀態”。
研究人員指出， tRNA 合成酶只利用一個堿基對的差異，就實現了更準確地識別。與突變 tRNA 相比，野生 tRNA 的總體酶反應要快 100 倍。
這項研究向人們展示，生物體可以利用微小的結構改變，實現遺傳密碼的精確翻譯。這種 tRNA 接納莖的識別機制，屬于第二套遺傳密碼的一部分，有助于人們進一步理解生物學機制的精密性。
日前，武漢工程大學化工與制藥學院古雙喜教授團隊設計并合成了一種手性熒光探針，在水溶液中成功實現了對氨基酸對映體的快速手性識別，及外消旋混合物中單一氨基酸對映體的分鐘級高效手性分離。相關成果發表于《自然......
豆科植物與根瘤菌形成的共生固氮體系是自然界最高效的生物固氮方式之一。在這一過程中，根瘤菌通過侵染線進入植物細胞，隨后被宿主的共生體膜包裹后形成可固氮的類菌體，這一功能單元被稱為共生體。經典模型認為，植......
三維基因組互作與表觀遺傳修飾是基因表達調控的重要因素，其動態變化與細胞生長發育及癌癥等疾病的發生發展密切相關。解析染色質在活細胞內的時空動態，是理解基因調控機制的重要科學問題。現有基于CRISPR-C......
美國麻省理工學院最新研究表明，攝入富含半胱氨酸的食物可能促進小腸自我更新與修復。研究人員發現，這種氨基酸能激活免疫信號過程，促使干細胞生長出新的腸道組織。相關論文近日發表于《自然》。這種增強的再生能力......
據27日《自然》雜志報道，英國倫敦大學學院（UCL）化學家通過模擬早期地球的條件，首次實現了RNA與氨基酸的化學連接。這一難題自20世紀70年代以來一直困擾著科學家，如今，這一突破性成果為解答生命起源......
德國萊布尼茨老齡研究所團隊在一種名為鳉魚的淡水魚大腦中發現，隨著年齡增長，細胞內合成蛋白質的“工廠”——核糖體，在制造某一類關鍵蛋白質時出現卡頓，從而引發一連串惡性循環，導致細胞功能不斷衰退。這或許是......
大約40%的美國人口和全球六分之一的人患有肥胖癥，全球發病率激增。各種飲食干預，包括碳水化合物、脂肪和最近的氨基酸限制，都被用來對抗這種流行病。2025年5月21日，美國紐約大學EvgenyNudle......
無法產生重要氨基酸的基因編輯小鼠的體重會迅速減輕，這一發現可能有助于未來針對這種氨基酸的藥物開發。5月21日，相關研究成果發表于《自然》。美國和加拿大的研究人員發現，半胱氨酸——一種存在于肉類和全谷物......
人類的情緒識別能力并不是單一由先天或后天決定的，而是兩者共同作用的結果。這一發現為長期以來的“先天與后天”之爭提供了新視角，揭示了遺傳和環境在情緒識別中的不同作用。表情是人們傳遞情緒、溝通交流的重要方......
別人家的沉甸甸的果實都朝下長，嬌艷的辣椒為什么“朝天”長？辣椒為什么走上了一條與眾不同的進化道路？科學家認為，搞清楚辣椒演化中的秘密，有助于推動辣椒品種的遺傳改良。2月22日，《自然—植物》（Natu......