• 中研院農生中心劉明容研究團隊破解植物「遺傳訊息」關鍵密碼
  • 研究團隊預測新發現的轉譯起始點所產生的蛋白質將送往粒線體

中研院找到植物遺傳訊息關鍵密碼 有利未來農業生科發展

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發佈:周明慧來源:臺北上架時間:2020/12/02 13:30:13

植物為了逆境求生,必須調整生理狀態適應環境,然而,目前科學家對於植物體內究竟如何進行自我調控,仍少有研究。中央研究院農業生物科技研究中心助研究員劉明容研究團隊近期發現植物自我調控的基因表現關鍵,使得植物基因圖譜更加完善。

 

植物為因應生長發育所需,體內細胞會啟動基因,產生各種蛋白質,在植物體內分別執行不同功能。然而,各種蛋白質的功能最初是被「編碼」在 DNA基因片段裡,需仰賴細胞裡成熟的訊息核糖核酸(mRNAs)攜帶著基因遺傳訊息,經過「轉譯」(translation)步驟,將基因序列解碼,生成相對應的胺基酸,才能組合出不同種類蛋白質。

 

在這道轉譯步驟中,若是轉譯起始點不同,製造出的蛋白質也不一樣,接下來也將被送往不同細胞位置,發揮各自作用。劉明容比喻,若將遺傳訊息想像成高速公路地圖,轉譯過程就像車子行駛在高速公路,車從哪個匝道進入,相對應的出口匝道也會跟著確定。換言之,轉譯起始點可以決定遺傳訊息解碼方式、時間與地點,以及最終合成的蛋白質種類和其功能。

 

目前科學家已知「遺傳密碼子AUG」是開啟轉譯過程的常見起始點,但劉明容團隊運用創新方法,有系統地分析植物細胞內正在進行轉譯的核糖核酸,結果發現,阿拉伯芥、番茄等植物的訊息核糖核酸,除了會使用已知的遺傳密碼子AUG外,也會選擇使用不是AUG的遺傳密碼子開啟轉譯,進而產生新的蛋白質,改變植物的生物功能。這說明植物體內仍有許多尚未被發現的轉譯起始點。

 

除此之外,研究還發現,植物對於轉譯起始點和遺傳密碼子是有選擇性的,而且具有序列偏好。這樣的選擇性可以幫助植物挑選不一樣的轉譯起始點,產生不同蛋白質與調控基因表現,以因應環境變化。

 

中研院表示,這項研究未來可望用來破解農作物基因序列裡的遺傳訊息,進一步了解作物成長如何克服環境不利因素,大幅推進農業生物科技發展。研究成果近期已刊登於國際期刊《基因體研究》(Genome Research)。

 

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