蛋白质翻译错误是要命的事情，为什么它在生物体内还能高频发生？

这导致人们猜测这些错误可能只是对某些生物有用。从两种现象可以广泛地观察到误译的积极作用。首先，当单个蛋白质的氨基酸序列发生关键变化时：假设X氨基酸变为Y，这使其比原始蛋白质在抵抗新威胁（例如病毒攻击或抗生素）时更有效。其次，当错误水平普遍提高时，会抛出一堆新的蛋白质序列，其中一些序列在特定条件下有用。在细胞中观察到的翻译错误的现象类似于第二种现象。由于这些错误在很大程度上是无法预测的，并且并非针对特定的蛋白质子集，因此很难看到它们如何产生一致的益处，尤其是足以使细胞将错误率维持在较高水平的错误。

在一项新的研究中，来自NCBS的科学家报告说，不管受影响的蛋白质是什么，非特异性和普遍性的错误翻译都是有好处的。研究人员尝试在大肠杆菌中引起了不同类型的错误翻译，从而操纵了细胞的遗传组成和它们所适应生存的环境。无论细胞如何错误翻译，它都导致了特殊蛋白质保护分子的积累，该分子通常的工作是修复混乱的蛋白质。这种称为Lon的分子还靶向某些与关键细菌DNA损伤反应有关的蛋白质，这一过程称为“ SOS”。

事实证明，增加的Lon可以使平衡趋向于激活该反应，但实际上直到DNA受到破坏才真正激活它。像所有压力反应一样，SOS反应只能持续一小段时间，然后慢慢变成细胞的负担并导致自我伤害。因此，在正常情况下，翻译错误的细胞比正常细胞生长得慢。但是在压力下，正常细胞受到的打击非常严重，因此容易出错的细胞现在相比之下存活得更好。打个比方，想想印度神话中脾气暴躁的圣人杜尔瓦萨（Durvasa）。在一群和平的贤哲中，他代表了错误翻译的细胞：总是努力工作并且濒临失去冷静。这种持续的脾气是不健康的，就像细胞翻译错误一样，周围的杜瓦萨几乎没有。但是，由于他处于“高度戒备”状态（细胞中的高Lon值），当真正的威胁如恶魔出现时，杜尔瓦萨迅速抛出了雷电，杀死了恶魔（细胞中的SOS反应迅速修复了DNA损伤）。同时，恶魔设法杀死了大多数未准备的和平圣人。

在他们的研究中，主要通过抗生素环丙沙星引起DNA损伤。环丙沙星通常用于治疗细菌感染，其作用是将DNA切成碎片，杀死细胞。通常，要在环丙沙星中长期生存，细胞需要帮助他们抵抗抗生素的遗传突变。但是研究小组发现，暴露之后，任何细胞都没有突变，存活依赖于强大的SOS反应。这就是错误翻译细胞的优势所在：它们已经武装好并迅速修复了受损的DNA，而大多数正常细胞在遇到抗生素时死亡。因此，翻译错误的蛋白质数量变得更大。两种细胞最终都对提供环丙沙星抗性的同一组突变进行了采样，但是仅仅是因为在最初的抗生素胁迫下仍然存在很多的翻译错误的突变，所以在翻译错误的组中存在更多的抗性细胞。因此，翻译错误会导致早期的非突变变化（SOS激活），这反过来又提供了更多的细胞群，其中可能发生抗性突变。

这些新结果为进一步探索带来了令人兴奋的启示和可能性。我们已经知道一些有助于细菌抵抗抗生素胁迫的非遗传机制，例如产生孢子和形成生物膜。误译可能是细菌摆脱自然压力的另一种方式吗？在特定的种群中，所有细胞是否都以相同的程度错误翻译，并且如何对其进行调控？是否由于相同的应力同时破坏DNA和蛋白质，而将DNA损伤与蛋白质合成联系在一起，还是存在其他未知的层级？该研究还强调了非遗传反应在生存中的作用，并揭示了迷人的细胞途径迷宫中的隐藏联系。返回搜狐，查看更多