賓夕法尼亞大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究表明，盡管具有幾乎相同的氨基酸序列，但由于其不同的核苷酸序列，兩種形式的蛋白質(zhì)肌動(dòng)蛋白在功能上有所不同。蛋白質(zhì)肌動(dòng)蛋白是無處不在的，對(duì)生命至關(guān)重要。在哺乳動(dòng)物中，每個(gè)細(xì)胞都表達(dá)它的兩種形式：β-肌動(dòng)蛋白和γ-非肌動(dòng)蛋白。盡管有不同的作用，但這兩種形式幾乎是相同的，共享其99%的氨基酸序列。

　　賓夕法尼亞大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院的Anna Kashina及其同事的研究表明，與之前的認(rèn)識(shí)相反，支配這些蛋白質(zhì)在細(xì)胞中的不同功能的并不是氨基酸序列的微小差異。相反，它們的核苷酸序列--構(gòu)成其DNA編碼序列的"字母"，在兩種形式之間大約有13%的差異，這是它們?cè)谏矬w的生存和細(xì)胞遷移中各自發(fā)揮作用的原因。

　　而在一項(xiàng)新的研究中，研究人員對(duì)其原因作出了解釋。β-肌動(dòng)蛋白mRNA翻譯成蛋白質(zhì)的速度比γ-肌動(dòng)蛋白快。這兩種形式都能幫助細(xì)胞移動(dòng)，但β-肌動(dòng)蛋白更快的速度似乎能使細(xì)胞更牢固地附著在基質(zhì)上，減緩細(xì)胞的移動(dòng)。

　　賓夕法尼亞大學(xué)生物化學(xué)教授、該研究的資深作者卡希納說："在全球哲學(xué)層面上，這擴(kuò)大了我們對(duì)遺傳密碼的理解，"該研究發(fā)表在《eLife》雜志上。"我們過去認(rèn)為，核苷酸的作用是編碼氨基酸，但現(xiàn)在我們看到，實(shí)際上，具有相同氨基酸序列的蛋白質(zhì)具有不同的翻譯率，這使得它們的功能有了不同。"

　　Kashina用 "沉默的代碼 "一詞來指稱這些核苷酸差異的影響。在早期的工作中，她的團(tuán)隊(duì)表明，在小鼠中，編輯氨基酸序列但保持沉默的核苷酸代碼可以使γ-肌動(dòng)蛋白在體內(nèi)表現(xiàn)得像β-肌動(dòng)蛋白。通常情況下，缺乏β-肌動(dòng)蛋白的小鼠會(huì)在出生前死亡，但研究人員表明，對(duì)β-肌動(dòng)蛋白基因進(jìn)行基因編輯，使其具有與伽馬-肌動(dòng)蛋白相同的氨基酸序列，由于核苷酸的不同，小鼠得以存活。

　　同樣發(fā)表在eLife雜志上的一篇早期論文的發(fā)現(xiàn)促使了這項(xiàng)新工作。在早先的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)β-肌動(dòng)蛋白R(shí)NA的核糖體密度比γ-肌動(dòng)蛋白的高得多。核糖體對(duì)于從RNA合成蛋白質(zhì)至關(guān)重要，因此科學(xué)家們假設(shè)，蛋白質(zhì)翻譯率的這種差異可能是造成γ-肌動(dòng)蛋白和β-肌動(dòng)蛋白之間不同功能的原因。

　　為了測試他們的想法，他們使用細(xì)胞系只表達(dá)小鼠細(xì)胞中的β-和γ-肌動(dòng)蛋白的編碼部分，以及它們的編輯版本：被編輯為具有與γ-肌動(dòng)蛋白相同的氨基酸序列的β-肌動(dòng)蛋白，反之則為γ-肌動(dòng)蛋白。

　　當(dāng)在傷口愈合實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行測試時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)，核苷酸序列在決定肌動(dòng)蛋白促進(jìn)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的速度方面至關(guān)重要。只表達(dá)典型的β-肌動(dòng)蛋白的細(xì)胞以典型的速度遷移，但表達(dá)γ-肌動(dòng)蛋白的細(xì)胞的移動(dòng)速度是其兩倍。含有編輯過的肌動(dòng)蛋白版本的細(xì)胞證明了這種差異是依賴于核苷酸序列的。被編輯成具有伽馬氨基酸序列的β-肌動(dòng)蛋白像表達(dá)伽馬肌動(dòng)蛋白的細(xì)胞一樣移動(dòng)，而那些具有伽馬肌動(dòng)蛋白的細(xì)胞被編輯成具有β-肌動(dòng)蛋白的氨基酸序列，以表達(dá)β-肌動(dòng)蛋白的細(xì)胞的速度移動(dòng)。

　　這些結(jié)果令研究人員感到驚訝，因?yàn)樗麄冾A(yù)計(jì)β-肌動(dòng)蛋白mRNA中更高的核糖體密度可以支持更快的翻譯，從而支持更快的移動(dòng)。而且，事實(shí)上，當(dāng)他們?cè)趩畏肿铀缴蠝y量翻譯速度時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)β-肌動(dòng)蛋白的翻譯速度大約是γ-肌動(dòng)蛋白的兩倍。

　　"我們預(yù)計(jì)更快的翻譯將意味著更快的運(yùn)動(dòng)，"Kashina說，"而這不是我們所發(fā)現(xiàn)的。我們花了很長時(shí)間來解釋原因"。

　　他們最終發(fā)現(xiàn)的是，盡管β-肌動(dòng)蛋白的亞單位可以比γ-肌動(dòng)蛋白的亞單位供應(yīng)得更快，但這種速度對(duì)細(xì)胞遷移速度是不利的。

　　"我們發(fā)現(xiàn)，你供應(yīng)得越快，細(xì)胞就越能附著在基質(zhì)上，"Kashina說。"它創(chuàng)造了適當(dāng)?shù)臓恳?，這對(duì)正常遷移至關(guān)重要。而如果你供應(yīng)的速度不夠快，細(xì)胞就不能正常附著并開始滑動(dòng)。因此，這解釋了我們看似反直覺的結(jié)果。"

　　Kashina及其同事計(jì)劃繼續(xù)探究核苷酸序列的作用，包括為什么進(jìn)化的力量導(dǎo)致了如此類似形式的肌動(dòng)蛋白的產(chǎn)生，以及 "沉默的代碼"是否在其他蛋白質(zhì)中發(fā)揮作用。

　　"我們認(rèn)為這是一個(gè)更大的敘事的一部分，我們相信肌動(dòng)蛋白是肌動(dòng)蛋白不是唯一有這種行為的蛋白質(zhì)。在人類基因組中，有許多蛋白質(zhì)家族包含由不同基因編碼的高度相似的蛋白質(zhì)。這種沉默的代碼也可能在這些家族中發(fā)揮作用。"