证明遗传密码的灵活性

四个字母--A，C，G和T--代表在DNA中存储信息的四个化学基础。这些相同的四个字母的序列以特定顺序重复，在遗传上定义了生物体。在基因组序列中是较短的三字母密码子，代表20种常用氨基酸中的一种，其中三种可能的64个三字母密码子保留用于终止信号。这些氨基酸是蛋白质的基本成分，具有无数的功能。例如，氨基酸丙氨酸可由三字母密码子GCU表示，氨基酸半胱氨酸由三字母密码子UGU表示。在一些生物体中，通常表示蛋白质编码基因末端的三字母密码子UGA被劫持以编码一种称为硒代半胱氨酸的稀有遗传编码氨基酸。

2016年3月16日在线发表在期刊Angewandte Chemie International Ed。来自美国能源部联合基因组研究所(DOE JGI)，美国能源部科学用户设施办公室和耶鲁大学的研究人员发现，微生物识别出一个以上的硒代半胱氨酸密码子。这一发现增加了最近研究的可信度，这些研究表明生物体的遗传词汇不像长期持有的那样受到限制。

这项工作是2014年两份出版物的后续行动;JGI小组发表的一篇科学论文发现，有些生物解释了三种“终止”密码子，这种密码子终止翻译，意味着除了。耶鲁大学合成生物学实验在Angewandte Chemie International Ed。论文揭示了一个令人惊讶的事实，即大肠杆菌中的几乎所有密码子都可被硒代半胱氨酸取代。这就提出了一个问题，即自然界是否也会出现同样的现象。

“获取JGI的巨大资源使我们能够快速测试我的研究项目所产生的具有挑战性的假设，这些假设得到了DOE Basic Energy Sicences和美国国立卫生研究院的长期支持，”Dieter Soll，Sterling教授说。耶鲁大学化学系分子生物物理学和生物化学教授，该论文的第一作者。从而产生了富有成果的合作;合并后的团队在国家生物技术信息中心和DOE JGI的综合微生物基因组(IMG)数据管理系统中扫描了数万亿个碱基对的公共微生物基因组和未组装的宏基因组数据，以找到细菌和噬菌体中的终止密码子重新分配。

从大约6.4万亿碱基的宏基因组序列和25,000个微生物基因组中，该团队确定了几种识别终止密码子UAG和UAA的物种，以及10个有义密码子，作为硒代半胱氨酸密码子UGA的可接受变体。

研究小组报告说，研究结果“开启了我们对其他编码方案可能存在的思考......总的来说，我们的方法提供了新的证据，证明遗传密码的可塑性有限但毫不含糊，其秘密仍隐藏在大多数未测序的生物体中。 “

这一发现还说明了遗传密码的上下文依赖性，准确地“读取”代码(和解释DNA序列)并最终“编写”DNA(合成序列以在生物能源或环境科学中执行定义的功能)将需要研究DNA的语言超过了入门课程的水平。