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电镜下的单链套环泡泡:夏普与罗伯茨发现断裂基因与 RNA 剪接

1977 年 8月1日 · 透射电子显微镜(TEM)、火棉胶支持膜碳涂层铜网与 R-loop 甲酰胺杂交退火管

摘要

真核生物基因是一维连续编码的吗?通过甲酰胺退火在电镜下观察mRNA与基因组杂交,赫然浮现的游离单链环打破了中心法则旧教条。

你知道吗?

造物主写代码从不把废话全删掉,它只是在编译时把注释行偷偷剪成了死循环圈。

在分子生物学建立起的最初三十年里,全人类都信奉“一个基因对应一条多肽,DNA序列与蛋白质一维共线性”的铁律。1977年麻省理工学院的菲利普·夏普与冷泉港实验室的理查德·罗伯茨各自在腺病毒中迎头撞上了彻底颠覆认知的分子反常现象。

夏普团队将腺病毒衣壳六邻体成熟mRNA与解旋的腺病毒双链基因组DNA置于高浓度甲酰胺缓冲液中温育。由于RNA-DNA杂交链热力学稳定性优于DNA-DNA双链,单链mRNA会特异性置换出对应的DNA同源链,形成所谓的“R-环(R-loop)”。

当研究者将杂交样品挑到火棉胶支持膜铜网并喷涂铂金、放入透射电子显微镜下聚焦时,眼前的景象震撼了所有人:成熟mRNA并没有平整贴合在DNA上,而在杂交区之间,未配对的基因组DNA竟然高高隆起、被挤压出三个巨大的单链DNA环状套索!

这无可辩驳地揭示:基因组DNA并不是连贯的说明书,编码蛋白质的外显子被数段冗长的“内含子”无情切碎,前体RNA必须经历精准的剪接才能诞生终极信使。两人因此斩获1993年诺贝尔奖。

来源

paper · Berget, S. M., Moore, C., & Sharp, P. A. (1977). Spliced segments at the 3' terminus of adenovirus 2 late mRNA. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 74(8), 3171–3175.

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1977 年 8月1日
PAPER
BIO-C2-09