人类基因组里98%的DNA都不编码蛋白质,曾被科学家戏称为“垃圾DNA”,很多人都困惑不解:为什么演化了这么久,人类DNA里居然留着这么多“看似没用”的片段?是否生物根本不需要那么多蛋白来发挥作用?今天来和大家聊聊。
01,生物需要那么多的蛋白来发挥作用吗?
从进化的角度,没必要浪费。我们知道从DNA出来,有以下步骤,转录为RNA,翻译成蛋白质,也就是所谓的中心法则。
如果一个功能RNA可以完成,那么继续走向蛋白质就是一种浪费。而目前发现,RNA还真的可以顶替很多蛋白质的功能(此部分在第二部分讲)。要知道多了一步蛋白质,那就意味着。
1,合成工序多了
2,需要的原料增加了
3,后续维护成本提高了(比如蛋白折叠错误的修复在生物体内消耗了大量的能量)
4,不确定性也增加了很多
而这对于生物来说,是极其不明智的。事实上,不少时候,进化的一个结果就是去适应环境,在资源不是极大丰富的时候(那得共产主义哪),太多的消耗是不太合适的。
那么非编码区RNA有什么功能呢?
02,非编码RNA
首先,一般大家说编码,是指编码蛋白质。而基因组大体是这样子,过去曾经有垃圾DNA的定义。
编码区域就是图中的蓝色小线条,在基因组上极小。
当然,后来大家不叫垃圾基因了
因为发现那些非编码区,事实上是发挥作用的,比如,可以编码非编码RNA
非编码RNA--洗白了的“垃圾RNA”
而且,这些RNA并非没有作用,而是在细胞中扮演了重要的角色。有的科学家预言ncRNA在生物中的意义不亚于蛋白质的重要作用。只是我们目前还处于发现非编码RNA的过程。
03,RNA还有那些功能?
简单说一下,RNA可以做以下功能,你会发现,他们很多都是蛋白质具有的功能
a,参与基因的竞争结合
b,引导或者参与基因表达ll
c,作为细胞骨架成分
除此之外,
1,参与细胞自噬调控
2,参与表观遗传调控
3,调节肿瘤中的基因水平
4,参与糖类,脂肪和蛋白质等三大营养物质调控
5,参与染色体组装
更可怕的是,我们以为的非编码RNA,竟然可以编码短肽!(简直狂甩炫酷吊炸天啊)
Identification of small ORFs in vertebrates using ribosome footprinting and evolutionary conservation. The EMBO Journal, April 2014
Toddler: An Embryonic Signal That Promotes Cell Movement via Apelin Receptors. Science, 2014; 343 (6172): 1248636
Anderson D M, Anderson K M, Chang C L, et al. A micropeptide encoded by a putative long noncoding RNA regulates muscle performance[J]. Cell, 2015, 160(4): 595-606.
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