拓展阅读四 断裂基因的发现

1993年诺贝尔生理学或医学奖授予了Phillip Sharp和Richard Roberts,以表彰他们发现了断裂基因(RNA Splicing)。
1977年以前,科学家们认识到mRNA将信息从DNA传递到核糖体来为蛋白质的翻译提供忠实的副本, 因此,人们认为每个mRNA分子都与DNA编码的长度一致。这种现象在在细菌中被证明是正确的。但是,在真核细胞中的研究结果确有所不同。
1977年,冷泉港分子生物学实验室的周芷(Louise Chow)研究组和Richard Roberts研究组合作,将mRNA与其对应的DNA区段杂交,在电子显微镜下观察, 发现真核细胞中DNA的片段要比相应的mRNA要长。同年,麻省理工的Phillip Sharp研究组也观察到了同样的现象。这表明,在真核细胞中mRNA在相应的DNA上分布并不连续,且真核的mRNA分子比相应的基因要短。在以DNA为模板转录出pre-mRNA后,pre-mRNA要经过剪接(splicing)去除一些片段(内含子)而成为成熟的mRNA,才成为蛋白质翻译提供的真实模板。断裂基因的发现改变了科学家对基因组结构的看法。人类基因平均含有约10个内含子,大部分基因中,内含子的序列所占超过90%。
虽然1993年诺贝尔生理学或医学奖授予了Phillip Sharp和Richard Roberts,女科学家周芷(Louise Chow)在发现断裂基因的过程中也做出了重要贡献。1977年周芷作为第一作者在 1977年《细胞》杂志第11卷第4期发表有关断裂基因的初步结果;第二篇论文发表于同年同一杂志第12卷第1期,第一作者仍是周芷。周芷1943年出生于中国湖南,1965 年自从台湾大学农业化学系毕业后,赴美国加州理工学院生物系攻读博士学位,学习利用电子显微镜研究病毒基因的结构,导师是著名科学家Norman Davidson。1975年周博士转赴纽约冷泉港(Cold Spring Harbor),和Dr. Broker共同主持电子显微镜组。1976 年 Davidson实验室发展出来一个新技术,叫「R-团环」(R-loop),可用来测定病毒RNA的长度与这些RNA在基因上的确实位置。也就是这个技术被用来发现了断裂基因,而当时所研究的病毒是第二型腺病毒(adenovirus2)。周芷没能被授予诺贝尔奖,被许多人认为是一个遗憾。
【推荐阅读】
1. Chow LT. Roberts JM. Lewis JB. Broker TR. A map of
cytoplasmic RNA transcripts from lytic adenovirus type 2, determined by
electron microscopy of RNA:DNA hybrids. Cell. 11(4): 819-36. 1977
2. Chow LT. Gelinas RE. Broker TR. Roberts RJ. An amazing
sequence arrangement at the 5' ends of adenovirus 2 messenger RNA. Cell.12(1):1-8. 1977
3. Berk AJ. Sharp PA. Sizing and mapping of early
adenovirus mRNAs by gel electrophoresis of S1 endonuclease-digested hybrids. Cell.12(3): 721-32. 1977
4. Berget SM. Sharp PA. A spliced sequence at the
5'-terminus of adenovirus late mRNA. Brookhaven Symp. Biol. 29:332-44.
1977
(张玉祥)