CH11 The Discovery of mRNA

主要人物

  • Francis Crick:1916年出生,英国物理学家、生物学家。

  • Sydney Brenner:1927年出生,南非生物学家。

  • PaJaMo:三位生物学家。

次要人物

  • James Watson: 1928年出生,美国生物学家,卡文迪许实验室的学者。

沃森喊出过一句著名的口号: DNA makes RNA makes protein. 这也正是CH8、CH9、CH10在说的东西。用高中生的话说,叫复制、转录、翻译。

然而,这个理论中间有缺失的一环——当时还没有人发现过mRNA。

沃森、克里克、布伦纳把这种暂未发现的RNA成为messenger RNA。

这一章的标题本来叫“缺席的信使”。

20世纪50年代后期,人们已经发现了核糖体,并且知道核糖体由RNA和蛋白质组成。

克里克和布伦纳很自然地想到,核糖体就是mRNA。如果是这样的话,那么1种蛋白质就应该对应1种核糖体。然而,实验上却有两个费解的点:

  • 按此假设,核糖体的质量应该不同,然而实验上却发现核糖体只有两种质量。
  • 按此假设,核糖体的碱基组成差别应该很大,然而实验上发现核糖体的碱基组成差别不大。

克里克和布伦纳感到十分困惑,说不出所以然来。

这时,法国巴斯德研究所的三位学者,Pardee, Jacob, Monod做了一个名为PaJaMo的实验。实验的物理图像是:把一个基因,比如$\beta-galactosidase $,引入一个细胞。

若假设核糖体就是mRNA,那么新基因会产生自己的核糖体,核糖体会慢慢累积,然后蛋白质的合成速度才能越来越快并达到饱和。

然而,PaJaMo实验发现,新基因刚刚加入不久,蛋白质就开始合成,并且合成速度一下子就特别快,几乎没有加速过程,且保持恒定。也就是说,没有核糖体慢慢累积的过程。除非核糖体产生得特别快,否则该假设不可能是对的。

一开始,克里克和布伦纳并不相信这个实验的结果。

1960年的耶稣受难日,Jacob来到剑桥访问,几个人在教学楼里会面。克里克上来就问实验的各种详细信息,Jacob一一解释。慢慢地,克里克意识到,他们的实验是正确的,自己必须接受事实,核糖体不可能是mRNA。

布伦纳大喊了一声,猜到了答案:有另一种新的RNA,而核糖体只是一种惰性的阅读探头,不需要含有任何遗传信息,一个核糖体只需要沿着这种新RNA走就可以了。PaJaMo实验也因此得到了解释,新基因产生了mRNA,mRNA可以直接用原来的核糖体,因此蛋白质合成速度才能一下子特别快,没有加速过程。

这是分子生物学历史上一件惊天动地的大事,克里克说,他至今仍然记得布伦纳、雅各布、自己在那间屋子里坐的位置。在那个耶稣受难日的早晨,仿佛命中注定一般,mRNA被发现了。

随后,布伦纳访问了Caltech,和雅各布等人一起完成了后续工作。