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如果一定要说基因是一种“说明书”的话,那么它确实是合成蛋白质分子的说明书。但蛋白质的合成和生物体的生长发育有什么关系呢?这个问题的答案并非显而易见,因为我们很难把生物体的各种特征(外观、性状、行为等)和蛋白质分子一一对应起来。打个比方,这就像一个人在读狄更斯的小说时,试图通过研究书中字母的形状和顺序来理解小说的含义一样。
此外,即使我们只考虑基因组是如何指导蛋白质的合成的,这种把基因组比作“图纸”的想法也过于简单了。部分原因如下:
●人类基因组中只有大约1.5%的序列被用于编码蛋白质,另外大约有8% ~ 15%的序列具有“调控”功能,它们通过编码RNA来调控其他基因的转录水平。那么剩下的那部分基因组有什么功能呢?我们至今仍不十分清楚。这些序列是像我们扔在阁楼上的垃圾一样,是经年累月的进化过程中不断堆积出的废物,还是有什么重要的生物学功能?这是一个科学界仍然存在争议的问题,而且很可能两者兼而有之。很多这些既不编码蛋白质,又不起调控作用的序列仍然会被细胞转录出RNA,没有人知道这是为什么。
●人类的很多基因可以编码不止一种蛋白质。基因并非只是一段和蛋白质的序列一一对应的DNA序列。基因中有一些被称为“内含子”(intron)的序列,在基因转录出RNA后,这些内含子序列会被剪切掉。有的时候,转录出的RNA分子在翻译前还会进行一些重组,这样,转录出的RNA分子就可以被用于合成不止一种蛋白质。
●蛋白质并不只是折叠而成的氨基酸链。氨基酸链有时会被化学键“订”在某些地方,或者被某些化学实体(比如带电离子)“夹”到一起。很多蛋白质上都结合了一些其他的化学基团(这些基团是通过酶添加到蛋白质上的)。比如,血红蛋白需要与亚铁离子结合才能在血管中结合并运输氧气。这些修饰对蛋白质的结构和功能至关重要