【所谓选学】没有起始密码子多肽也能合成吗？

在人教版高中生物学教材《遗传与进化》第4章“遗传密码的破译”一节是属于选学内容，实际上在新教材中变成了生物科学史话。意思是需要了解并掌握的！

        尼伦伯格和马太破译了第一个遗传密码，他们采用了蛋白质的体外合成技术，在每个试管中分别加入一种氨基酸，再加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液，以及人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸，结果加入苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链。

        尼伦伯格和马太实验所用的细胞提取液实际上是大肠杆菌的非细胞合成体系。其制备过程是将大肠杆菌细胞破碎，离心除去细胞碎片，上清液含有蛋白质合成所需的各种成分，其中包括体、氨酰-tRNA合成酶及蛋白质合成必需的各种因子。将上清液加入DNA酶，降解体系中的DNA，再保温一段时间，以消耗掉内源mRNA,导致该系统自身蛋白质的合成停止。

        上述非细胞合成体系和翻译起始所需的7种成分中只有一种不一样，就是mRNA。人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸（poly U）没有起始密码子也无SD序列。所以当时认为poly U不能代替mRNA，或活性很低。但后来研究发现poly U之所以能合成多聚苯丙氨酸，是因为上述非细胞体系中Mg2+浓度很高，以致人工合成的多聚核苷酸不需要起始密码子就能指导多肽的生物合成，并且读码起始位点位置也是随机选择的。也就是说当没有SD序列时，翻译起始第一步核糖体与poly U的结合是随机的；起始第二步tRNA上的反密码子与poly U的结合也是随机的。由于poly U的序列都是U，因此，无论从哪开始，对应的氨基酸都是苯丙氨酸。如果人工合成的mRNA不止一种碱基，比如是UUUAAAUUUAAA……，那么翻译出来的就不会只有UUU和AAA决定的氨基酸，还会有UUA，UAA，AAU，AUU决定的氨基酸，因为开始阅读密码子的位置是随机的。

        但是，在生理情况下，由于Mg2+浓度太低，没有起始密码子的多聚核苷酸则不能被用作多肽合成的模板。