『遗传』“脾气暴躁”的细胞在应激时帮了大忙 |跳槽那些事儿|2019未来科学大奖|生物|

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【『遗传』“脾气暴躁”的细胞在应激时帮了大忙】印度神话中暴躁的圣人Durvasa代表了存在蛋白质错译的细胞。
通常情况下，在工作中总是出错的人肯定会被社会淘汰，然而在细胞中却不是如此。细胞内的大部分工作由蛋白质完成，但奇怪的是，蛋白质合成却是所有已知细胞过程中错误率最高的。细胞为什么能容忍这样错误百出的“员工”呢？
科学家们猜测，这些错译的蛋白可能是有用的。我们可以从以下两种现象理解错译对细胞的积极影响。首先，错译的蛋白质可能会使细胞获得更高的抵抗力。其次，错译产生的新的蛋白质在某些特定条件下可能是有用的。
由于蛋白质错译在很大程度上不可预测，也并不针对特定的蛋白质亚群，因此很难看出错译带来的益处。近日，来自印度国家生物科学中心的科学家们在《公共科学图书馆·遗传学》杂志上发表论文称，无论哪种蛋白质受到影响，广泛的非特异性蛋白质错译确实是有益的。
在这项研究中，博士后研究员Laasya Samhita和项目助理Parth Raval在大肠杆菌中诱导了不同类型的蛋白质错译，结果发现，蛋白质错译会导致一种特殊的蛋白质质量保护分子的累积，这种被称为Lon的分子能够拉直任何混乱的蛋白质，包括参与DNA损伤反应（SOS反应）的蛋白质。
通常，只有DNA受损才会激活SOS反应，而且这种反应只能维持很短的一段时间，若反应过度就会对细胞自身造成伤害。而Lon的累积会激活SOS反应。因此，在正常情况下，错译的细胞生长较为缓慢。但在应激环境下，错译的细胞却能存活得更好。这就像是印度神话中脾气暴躁的圣人Durvasa 。在一群爱好和平的圣贤中，他代表着错译的细胞：总是情绪激动，处于发疯的边缘。经常发脾气虽然不健康，但是正因为他处于“高度警惕”状态（细胞中的Lon高表达），当恶魔出现时， Durvasa才能迅速消灭恶魔（细胞中的SOS反应迅速修复DNA损伤）。
在这项研究中， Laasya和Parth主要通过抗生素环丙沙星诱导DNA损伤。为了在环丙沙星中长期生存，细胞通常需要基因突变来帮助抵抗抗生素。但研究小组发现，暴露于环丙沙星后，细胞并没有立即发生突变，而是依赖于强有力的SOS反应生存。这时就体现出了错译细胞的优势：在大多数没有准备的正常细胞死掉的时候，它们早已武装起来，因此很快修复了受损的DNA 。随后，错译细胞的数量增加，为发生耐药突变提供了更大的细胞群。
这项研究强调了非遗传反应在细胞生存中的作用，揭示了细胞通路中隐藏的联系，同时也提出了更深层的科学问题：蛋白质错译可能是细菌逃避自然压力的另一种方式吗？在一个特定的种群中，所有细胞的错译程度都相同吗？DNA损伤和蛋白质错译是如何联系在一起的？接下来科学家们将逐渐揭开这些谜底。
编译：花花审稿：alone 责编：张梦
期刊来源：《公共科学图书馆·遗传学》
期刊编号：1553-7404
原文链接：http://news.ncbs.res.in/research/mistakes-can-be-good
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