导语：近期，科学家测试了一种新的单细胞测序方法，出乎意料地改变了我们对遗传学规则的理解。一种原生生物的基因组揭示了信号基因末端DNA代码的差异，表明需要进一步研究以更好地了解这种生物体。

厄勒姆研究所的博士后科学家杰米·麦高恩博士分析了从牛津大学公园淡水池塘中分离出的一种微生物（原生生物）的基因组序列。

这项工作的目的是测试极少量DNA的测序流程，例如来自单个细胞的DNA。麦高恩博士正在与厄勒姆研究所的科学家团队以及牛津大学托马斯·理查兹教授的团队合作。

当研究人员研究这种微生物的遗传密码时，原生生物寡膜藻属sp. PL0344被证明是一个新物种。麦高恩博士说：“选择这个原生生物来测试测序流程让我们收获了意想不到的结果，凸显了我们对原生生物的遗传学知识知之甚少。”

我们很难对一类原生生物作出定义，它们中大多是微观的单细胞生物，如阿米巴原虫、藻类和硅藻，但也存在较大的多细胞原生生物，如海带、粘菌和红藻。麦高恩博士说：“原生生物的定义很宽松，本质上它是任何非动物、植物或真菌的真核生物。这个定义显然是非常普遍的，因为原生生物是一类极其多样化的群体：有些与动物关系更密切，有些与植物关系更密切，有捕食者和猎物，有寄生虫和寄主，有的是杂食性微生物，有的则进行光合作用，我们很难做出统一的概括。

寡膜藻属sp. PL0344是纤毛虫，这类游泳体原生生物可以用显微镜看到，几乎在任何有水的地方都可以找到它们。纤毛虫的遗传密码变化经常发生变化，包括一个或多个终止密码子的重新分配（TAA、TAG和TGA）。几乎在所有生物体中，这3个终止密码子都用于表示基因的终止。

密码子突变极为罕见。在迄今为止报道的密码子突变中，密码子TAA和TAG几乎总是具有相同的蛋白质翻译，这表明它们的进化是耦合的。“在我们所知的几乎所有的密码子突变中，TAA和TAG都是同步变化的，”麦高恩博士解释道：“当它们不是终止密码子时，它们各自对应相同的氨基酸。”

DNA就像建筑物的蓝图，它本身不做任何事情但下达必要的指令。为了让基因产生影响，必须先读取DNA，再将其构建成具有物理效应的分子。为了读取DNA，它首先被转录成RNA副本，再转移到细胞的另一个区域并被翻译成氨基酸，这些氨基酸结合起来形成三维分子。蛋白质翻译的过程从DNA起始密码子（ATG）开始，到终止密码子（通常为 TAA、TAG 或 TGA）结束。

在纤毛虫中，只有TGA起到终止密码子的作用。尽管麦高恩博士发现纤毛虫DNA中的TGA密码子比预期的要多，可以补偿其他2个密码子的损失。TAA对应赖氨酸，TAG对应谷氨酸。“这非常不寻常，”麦高恩博士说：“我们并未在其他案例中发现过终止密码子对应2个不同氨基酸的情况。它打破了我们自认为了解的基因翻译的规则——这两个密码子被认为是耦合的。”

“科学家们试图设计新的密码子，但它们也存在于自然界中。在它们身上，我们可以发现一些令人着迷的东西。或者，像在目前的这种情况下，当我们没有特地寻找的时候，也发现了惊喜，”他表示。

这项研究发表在PLoS Genetics上，由Wellcome基金资助，是达尔文生命之树项目的一部分，并得到了厄勒姆研究所来自UKRI旗下生物技术和生物科学研究委员会（BBSRC）的资金支持。

参考文献

Jamie McGowan, Estelle S. Kilias, Elisabet Alacid, James Lipscombe, Benjamin H. Jenkins, Karim Gharbi, Gemy G. Kaithakottil, Iain C. Macaulay, Seanna McTaggart, Sally D. Warring, Thomas A. Richards, Neil Hall, David Swarbreck. Identification of a non-canonical ciliate nuclear genetic code where UAA and UAG code for different amino acids. PLOS Genetics, 2023; 19 (10): e1010913 DOI: 10.1371/journal.pgen.1010913