什么样的研究生是真正好的研究生

2020年

以下节选自饶毅《生物学概念与途径》第四章

匈牙利布达佩斯的学生Peter Lengyel（1929-2020）在1955年读了PNP的文章，1957年逃出苏联占领下的布达佩斯到达纽约的第二天找Ochoa申请加入其实验室，被接受成为研究生（Lengyel，2012）。1961年6月6日，Ochoa去欧洲旅行的当天，Lengyel和纽约大学的同事到纽约长岛的冷泉港实验室听学术会议，从Brenner的演讲得知mRNA可以作为蛋白质合成的模板（Brenner，1961），而他想想自己所在的实验室发现的PNP是唯一可以合成RNA的酶（至少在实验室可以），那么就可以用PNP合成RNA作为模板来指导蛋白质合成，先可以合成poly A、poly C、poly G、poly U。有位同事指出：如果蛋白质合成的过程中，第一个密码子不是同一个核苷酸的重复，可能就什么也不能合成。这一问题有先见之明，确实有不同于后面密码子的特定的起始密码子（AUG）。但是体外蛋白质合成体系的条件有点松，允许非起始密码子直接得以指导蛋白质合成。6月底，Lengyel与纽约大学当时的副教授Joseph Speyer （1926-1998）商定，用Speyer建立的无细胞蛋白质合成体系，Lengyel合成Poly A和Poly U，Ochoa教授不在的情况下请同系的教授申请放射性同位素标记的氨基酸。Speyer去冷泉港上暑期课，他们计划等上完课再做实验。7月31日傍晚，有人电话Lengyel告诉他NIH的人解决了遗传密码，Poly U编码多聚苯丙氨酸。Lengyel觉得特别沮丧。他们后来想起，用单核苷酸的多聚物只能解决四个氨基酸的密码，而他们可以合成含多种核苷酸的核酸，这样有可能解决20种氨基酸的密码。8月14和15日，他们先做了Poly U的实验，证明它确实编码苯丙氨酸，等于重复了Nirenberg和Matthaei的尚未发表的经典实验。17日再次重复这一实验。18日，他们碰到参加莫斯科的国际第五届生化大会回纽约大学的一位教授，后者明确告诉Lengyel在会上Nirenberg宣布了这一结果。19日，Lengyel致信在欧洲旅行的Ochoa，告知6月6日以来的过程。20号Lengyel与妻子开始旅行12天，五十年后，他觉得自己应该取消这次旅行。Lengyel回纽约后，与Ochoa、Ppeyer讨论了课题，Ochoa热情支持。因为Nirenberg和Matthaei已经做了单核苷酸多聚体的实验，他们觉得自己的新意在多种核苷酸的多聚体。10月中旬，Lengyel见通告版上Nirenberg要在MIT讲学术报告，他就赶去波士顿听，而且在Nirenberg讲完后的提问阶段，上去宣布自己和Ochoa实验室同事也在研究遗传密码，而且用了含多种核苷酸的模板。这次轮到Nirenberg焦虑，赶紧回华盛顿自己的实验室抓紧研究，也需要加上含不同核苷酸的模板，一边赶紧去图书馆找文献、一边碰到了可以合作的对象，解决合成含多个核苷酸聚合物的问题。两个实验室破解遗传密码在争先恐后的竞争中推进（Nirenberg，2004；Lengyel，2012）。

Lengyel等发现，除了Poly U之外，Poly UC、Poly UA也能刺激多聚苯丙氨酸合成，而Poly UC可以刺激丝氨酸和亮氨酸参与合成蛋白质（Lengyel, Speyer and Ochoa，1961）。Lengyel提出，如果合成Poly UC的时候，加入U和加入C的比例直接映射在三联密码中，那么当U:C为5:1的时候，UUU对UCC（/UCC/CUC）的比例就应该是25:1，而实验结果为苯丙氨酸:丝氨酸为4.4:1，这样也能预计丝氨酸的密码是其中之一。由U:A在5:1比例合成的Poly UA，指导产生的蛋白质中苯丙氨酸对络氨酸为4.0，说明UUA、UAU或AUU为酪氨酸的密码之一Lengyel, Speyer and Ochoa，1961）。这一方法可以延伸用，而且可以是三种核苷酸按一定比例合成模板RNA（Lengyel et al., 1962），可以帮助解析多个遗传密码（Speyer et al., 1962；Wahba et al., 1962；Gardner et al., 1962；Wahba et al., 1963）。到1963年，Ochoa实验室可以找到对应与20种氨基酸的遗传密码。Nirenberg实验室也用同一方法分析了一些遗传密码（Martin et al., 1962；Matthaei et al., 1962；Nirenberg et al., 1963）。

用合成的RNA作为模板指导蛋白质合成，加上比例分析，是很巧妙的方法。

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