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第七步,逆转录酶又将以剩余的PP序列为引物,根据杂交的互补链,把模板链的3’端补全成DNA。这个过程既有DNA复制,也有RNA的逆转录,而且补全后的模板链也变成了杂交链。
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图4—65 HIV逆转录的第七步。(作者绘)
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第八步,逆转录酶再次发挥水解活性,把模板链的PP序列和互补链的转运RNA序列全部切掉,模板链和互补链因此再次漂移滑动,模板链3’端的引物结合位点和互补链3’端的引物结合位点因此匹配结合。
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图4—66 HIV逆转录的第八步。(作者绘)
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第九步,逆转录酶继续补全模板链和互补链的3’端,终于,单链RNA彻底逆转录成了双链DNA。
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图4—67 HIV逆转录的第九步。(作者绘)
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可见,在HIV逆转录的整个过程中,人体的转运RNA担任了最初的引物,起到了关键的启动作用。同时,HIV的逆转录酶也表现出了逆转录酶、RNA酶和DNA聚合酶的三重功能。
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不过,读者可能会发现,如图4—67,最后的双链DNA要比图4—59里病毒的单链RNA在两头多出来一点。这多出来的部分并不是什么误差,而是一组非常关键的序列:HIV除了制造逆转录酶,还会制造一种“DNA整合酶”。这种整合酶就能专门识别这两头多出来的序列,结合上去,然后把这个双链DNA走私到细胞核里面去,接着把染色体的DNA切断,再把这段双链DNA续进去,重新接好。从此以后,这段病毒DNA就成了T细胞基因组的一部分,永远也不可能被清除掉了。T细胞将把执行这个病毒的指令当作自己的天职,不知疲倦地转录出更多的病毒RNA,这些病毒RNA又会疯狂盗取细胞的物质和能量,制造几百万、上千万的病毒颗粒,释放到细胞之外,去感染更多的T细胞。原本感染了HIV的T细胞,也终将耗竭而死。
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当然,只要HIV的携带者积极配合治疗,按时按量服用抗病毒药物,逆转录酶的工作就会被全面抑制,使HIV在携带者体内减少到可以忽略不计的程度,不影响正常的生活,甚至不具有传染性。
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[1]如果你想问为什么不是下面那半个的哑铃形的样子,那么除了下文的讨论,更显然的是,下面那个哑铃没有开头和结尾。
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[2]本书的作者在上海结识了一个出色的漫画家,笔名“我是白”。当作者写完了这一节,回头再看这一段,发现这段描写竟然与我是白的一则漫画故事符通合契,那则漫画,几乎就是这段文字的配图。如果你想看到这则漫画故事,可以在微博上关注“@我是白-”,在他的微博上搜“拼图”,或者买一本他的漫画集《游戏》(中信出版社,2019)。
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[3]核酸聚合酶根据产物类型分为RNA聚合酶和DNA聚合酶,根据模板类型分为RNA依赖性聚合酶和DNA依赖性聚合酶,如此组合起来,就是4种:RNA依赖性RNA聚合酶就是RNA复制酶,DNA依赖性RNA聚合酶就是负责翻译的RNA聚合酶,RNA依赖性DNA聚合酶就是逆转录酶,DNA依赖性DNA聚合酶就是复制DNA用的DNA聚合酶。
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[4]是的,逆转录酶虽然要把RNA逆转录成DNA,但是通常都要用RNA做引物,启动聚合,聚合完成了,再设法把开头的这段RNA剪掉,换成DNA。本章的第二篇“延伸阅读”也介绍了一些RNA复制酶,比如甲肝病毒和普通感冒病毒的RNA复制酶,自己就带了一个羟基,可以让第一个RNA单体挂上去,等聚合启动了,再把那个羟基解下来。
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[5]“CCA添加酶”是简称,这种酶的系统命名很复杂,是“CTP,CTP,ATP
:tRNA cytidylyl,cytidylyl,adenylyltransf erase”,中文直译是“CTP、CTP、ATP——转运RNA胞苷酰胞苷酰腺苷酰转移酶”,但通常称作“CCA tRNA nucleotidyltransferase”,直译为“CCA转运RNA转移酶”。
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[6]在某些细菌细胞内,添加CCA尾的工作由两种酶负责,一种添加CC,另一种添加A,但这两种酶几乎一模一样,而且与其他细菌的CCA酶也几乎一模一样,显然是后来分化的产物,并不影响我们的讨论。但是,真核域的CCA添加酶与细菌的一样,却与古菌的不一样,这明显违背了第七章里三个域的进化关系。这类现象实际上并不罕见,与基因的横向转移有关,但讨论起来问题实在有些复杂,在本书里,我们只好忽略它。
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[7]这两段引文取自《金刚经》的两种汉译本,前者取自后秦鸠摩罗什译《金刚般若波罗蜜经》,后者取自唐朝玄奘译《大般若波罗蜜经·第九会能断金刚分》。
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[8]内含子有很多类型,现在认为剪接体是第二型内含子进化来的。
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[9]发生这种适应的时候,参与编码的氨基酸可能还非常少,少到不超过4种。因为我们说过,aaRS有两类,而这两类的关键区别,就是把氨基酸加在了末尾那个“A”的不同的羟基上。对照图4—6,I型aaRS把氨基酸加在那个“特别活跃”的2号羟基上,II型aaRS却把氨基酸加在用来连接磷酸的那个3号羟基上。如果这两类aaRS有相同的起源,那么这种分歧就可能发生在最初适应CCA尾的时候。有趣的是,根据本书刚刚写成时的一些研究,I型aaRS的始祖最可能对应着缬氨酸,II型aaRS的始祖最可能对应着甘氨酸,而前者又可能源自后者,同时,甘氨酸的II型aaRS还很早分化出了天冬氨酸和丙氨酸的aaRS,而这四种aaRS,恰好就是上一章里格外强调的G开头的4种氨基酸。
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[10]那些一时想不起“多肽”与“蛋白质”的关系的读者请看下去,在讨论生命起源的时候,可以认为多肽是比较小的蛋白质,蛋白质是比较大的多肽。但是在不同的语境里,它们也可能有区别。比如在通常的生物化学里,多肽只强调氨基酸序列而不强调生物活性,蛋白质则必须具有明确的生物活性,而且含有多个亚基的蛋白质将包含多个多肽。
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[11]我们确实发现某些蛋白质可以把自己当作模板,引导氨基酸聚合成与自己一样的蛋白质,达到“自我复制”的效果,这也是支持蛋白质世界假说的一大论据。
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[12]这本书的作者在客厅地上摆了一套3 000块的拼图,一直没有时间拼完它,搞得连地都没法扫。
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