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利用在HIV感染中起至關(guān)重要作用的一種基因展開(kāi)研究，馬里蘭大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)某些人類基因具有一套備用操作指令，其寫(xiě)入在它們的蛋白質(zhì)制造機(jī)器中。備用指令可迅速地改變蛋白質(zhì)的成分、功能以及生存的能力。
這一稱作為程序性核糖體移碼（programmed ribosomal frameshifting）的現(xiàn)象，是在1985年于病毒中被發(fā)現(xiàn)。資深作者、馬里蘭大學(xué)細(xì)胞生物學(xué)與分子遺傳學(xué)教授Jonathan Dinman說(shuō)，發(fā)表在7月9日《自然》（Nature）雜志上的這項(xiàng)研究，*次證實(shí)了人類基因利用程序性核糖體移碼來(lái)改變其組裝蛋白質(zhì)的方式。
在Dinman和同事們研究的這一免疫系統(tǒng)相關(guān)基因中，程序性核糖體移碼觸動(dòng)了一個(gè)過(guò)程，機(jī)體利用它來(lái)清除某些免疫分子，從而控制發(fā)燒、炎癥和器官衰竭等潛在有害副作用。Dinman說(shuō)，這一研究發(fā)現(xiàn)有可能促成更好地治療艾滋病、過(guò)敏和移植器官的排斥反應(yīng)。
“當(dāng)你想關(guān)閉機(jī)體某部分的免疫反應(yīng)或免疫反應(yīng)的一個(gè)方面，而不觸及另一部分或另一方面時(shí)，這具有重要的意義。它有可能促成非常特異的、*的治療方法，”Dinman說(shuō)。
核糖體是存在于每個(gè)活細(xì)胞中的蛋白質(zhì)工廠，將氨基酸聚集到一起，組裝成蛋白質(zhì)鏈生成細(xì)胞所需的幾乎所有東西。信使RNA鏈?zhǔn)悄０濉Ｈ齻€(gè)核苷酸為一組代表一個(gè)氨基酸；其被稱之為三聯(lián)體密碼子。特異的轉(zhuǎn)運(yùn)RNA分子“讀取”每個(gè)密碼子，將匹配的氨基酸遞送至核糖體進(jìn)行裝配。一些密碼子充當(dāng)了終止標(biāo)志，指示核糖體釋放完成的蛋白質(zhì)鏈（延伸閱讀：Cell：拯救受困的細(xì)胞工廠 ）。
想象一下信使RNA就是由三個(gè)字母的單詞（密碼子）、空格和標(biāo)點(diǎn)符號(hào)（終止密碼子）構(gòu)成的一個(gè)文本。
為了按正確的順序組裝蛋白，核糖體必須讀取每個(gè)密碼子、空格和終止密碼子所有三個(gè)部分。但有時(shí)候信使RNA包含的一些信息，可以重編程核糖體向前或向后跳躍一個(gè)或兩個(gè)位置——轉(zhuǎn)換閱讀框。這會(huì)改變文本?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)運(yùn)RNA讀取新的命令生成了*不同的蛋白質(zhì)，或是無(wú)義RNA。
移碼信號(hào)常見(jiàn)于一些病毒中，病毒利用它們來(lái)將多套命令塞入到一個(gè)RNA鏈中。很早以前Dinman就懷疑人類細(xì)胞也有移碼信號(hào)，并且它們是有用的。
自上世紀(jì)90年代以來(lái)Dinman一直在研究核糖體移碼。Dinman說(shuō)：“這些都是非常復(fù)雜的RNA結(jié)構(gòu)，在人類細(xì)胞中尋找它們需要大量的計(jì)算機(jī)內(nèi)存。直到過(guò)去10年，計(jì)算機(jī)才足夠快速及強(qiáng)大可用于尋找這些信號(hào)。”
Dinman和主要作者Ashton Trey Belew對(duì)人類白細(xì)胞表面的CCR5基因展開(kāi)了研究。CCR5對(duì)于免疫系統(tǒng)極為重要，某些形式的HIV就利用它來(lái)進(jìn)入健康細(xì)胞。
研究人員發(fā)現(xiàn)了CCR5中充當(dāng)移碼信號(hào)的一種分子模式。針對(duì)人類活細(xì)胞和兔細(xì)胞提取物進(jìn)行測(cè)試，他們發(fā)現(xiàn)這一信號(hào)提示了核糖體移碼。利用質(zhì)譜法，他們證實(shí)移碼發(fā)生在CCR5內(nèi)部預(yù)測(cè)是移碼信號(hào)的序列上。隨后，他們搜索了另一實(shí)驗(yàn)室發(fā)布的人類核糖體數(shù)據(jù)庫(kù)，發(fā)現(xiàn)了確鑿的證據(jù)證實(shí)移碼以大概相同的速度發(fā)生于那一點(diǎn)。
他們還發(fā)現(xiàn)，稱作為microRNA-1224的小RNA片段將自身附著到了CCR5信使RNA的移碼位置。這一microRNA拉緊信使RNA，使得它不易彎曲，使得核糖體終止在那里，并經(jīng)?；^(guò)一兩個(gè)位置。
Dinman說(shuō)：“什么調(diào)控了移碼？一直是ttg該領(lǐng)域zui大的一個(gè)問(wèn)題。實(shí)際上這就是microRNA-1224正在做的事情。那隨后問(wèn)題就變成了，其會(huì)造成什么后果？”
就CCR5而言，移碼將它背后的密碼子轉(zhuǎn)變?yōu)榱藷o(wú)義RNA。由于核糖體不能讀取它們，細(xì)胞的其他元件會(huì)介入并破壞信使RNA及其相關(guān)蛋白。
這或許看起來(lái)像一件壞事。但是我們機(jī)體的免疫反應(yīng)會(huì)引起諸如發(fā)燒等一些癥狀。免疫反應(yīng)偶爾失控，會(huì)引起一些嚴(yán)重的、有時(shí)是致命的副作用。
Dinman認(rèn)為，通過(guò)消除信使RNA和大量免疫系統(tǒng)蛋白，移碼發(fā)揮了調(diào)光開(kāi)關(guān)的作用，將免疫反應(yīng)降低到安全水平。