中研院破解植物「遺傳訊息」關鍵密碼 基因圖譜再改寫

2020/12/02
中研院破解植物「遺傳訊息」關鍵密碼 基因圖譜再改寫
中研院今(2)日發表了農業生物科技研究中心助研究員劉明容團隊的一項研究,該團隊近期發現植物自我調控的基因表現關鍵,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。研

報導/巫芝岳

中研院今(2)日發表了農業生物科技研究中心助研究員劉明容團隊的一項研究,該團隊近期發現植物自我調控的基因表現關鍵,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。研究成果近期已刊登於國際期刊《基因體研究》(Genome Research)。

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。目前科學家已知「遺傳密碼子AUG」是開啟轉譯(translation)過程的常見起始點,但劉明容團隊運用創新方法,更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。

在「轉譯」的步驟中,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。

劉明容也表示,本研究可以協助科學家從基因定位角度,提供更完善的基因圖譜。

本研究論文:Prevalence of alternative AUG and non-AUG translation initiators and their regulatory effects across plants已在924日發表。第一作者為李雅茹研究助理。