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論文資訊
- 類型：已發表論文
- 日期：2022-09-02
摘要
蛋白質等生物系統如何實現對普遍存在的擾動的魯棒性是一個基本的生物學問題。此類擾動包括在 mRNA 翻譯過程中將表型突變引入新生蛋白質的錯誤。这些错误非常频繁。它們的成本也很高，因為它們會降低蛋白質的穩定性並有助於產生有毒的錯誤折疊蛋白質。適應性演化可能透過兩種主要機制來降低蛋白質誤譯的成本。第一個透過在特別敏感的位點使用同義「高保真度」密碼子來提高翻譯的準確性。第二個透過增加蛋白質穩定性的胺基酸來增加蛋白質對錶型錯誤的穩健性。為了研究實驗室中演化的群體如何利用這些機制，我們在大腸桿菌宿主中演化了抗生素抗性基因 TEM-1，其誤譯率正常或較高。我們透過單分子即時定序分析了在寬鬆和嚴格的抗生素抗藥性選擇下進化的 TEM-1 群體。在寬鬆的選擇下，誤譯群體透過減少 TEM-1 表達來降低誤譯成本。在嚴格的選擇下，它們有效地清除不穩定的氨基酸變化。更重要的是，它們累積了穩定的氨基酸變化，而不是提高翻譯準確性的同義變化。在我們研究的大量群體中，在較短的演化時間尺度上，TEM-1 演化中阻力最小的路徑是減少翻譯錯誤的後果，而不是減少錯誤本身。