中心法則在具體細節上經過完善後,在遺傳信息流傳遞方向上又有補充和發展。1970年,巴爾的摩和梯明在致癌的RNA病毒中,發現一種酶,能以RNA為模板合成DNA。他們稱這種酶為依賴RNA的DNA多聚酶,現在一般稱為逆轉錄酶。這就是說,遺傳信息流也可以反過來,從RNA→DNA。這是一項重要的發現。巴爾的摩和梯明於1975年榮獲諾貝爾獎。
黃詩厚博士對發現逆轉錄酶有什麼貢獻?
巴爾的摩1938年3月7日生於美國紐約,在中學時代就對生物學有濃厚興趣。1960年畢業於賓夕法尼亞州斯沃思莫大學,1964年獲洛克菲勒大學哲學博士學位。梯明1934年12月10日生於美國費城。1955年畢業於賓州斯沃思莫大學,1959年獲加州理工學院哲學博士學位。巴爾的摩與梯明發現了逆轉錄酶,還發現了逆轉錄病毒的複製機理。逆轉錄病毒是RNA病毒,病毒的RNA逆轉錄出DNA,再整合到寄主細胞的染色體中,使寄主細胞發生癌變,這一成果也使癌症研究進入了一個新階段。
對於逆轉錄酶的發現,巴爾的摩的華裔夫人黃詩厚也作出了重大貢獻。當巴爾的摩在麻省理工學院進行癌症研究時,尋找逆轉錄酶遇到困難。當時正好從事病毒學研究的黃詩厚博士發現在某些RNA病毒的蛋白質外殼中帶有“轉錄酶”——RNA多聚酶。這個發現給了巴爾的摩極大的啟示,他也果然在RNA腫瘤病毒的蛋白質外殼中找到了逆轉錄酶。根據中心法則,DNA中的信息轉錄到RNA分子中後,要再進一步轉譯成蛋白質,才能表達為酶的活性。
1981年,美國化學家切赫等人在四膜蟲發現自催化剪切的tRNA。1983年美國化學家阿爾特曼領導的一個研究小組發現大腸杆菌的核糖核酸P的催化活性取決於RNA而不是蛋白質。這意味著RNA可以不通過蛋白質而直接表現出本身的某種遺傳信息,而這種信息並不以核苷酸三聯體來編碼。這是對中心法則的又一次補充和發展。切赫和阿爾特曼榮獲1989年的諾貝爾化學獎。
喬伊斯有什麼發現?
DNA本身是否也具有酶活性呢?1994年,喬依斯等人發現一個人工合成的DNA分子具有一種特殊的磷酸二酯酶活性。此後,國外又有多例報道人工合成的DNA序列具有各種不同的酶活性。1995年,我國學者王身立等人發現,從多種生物中提取的DNA均具有酯酶活性,能催化乙酸萘酯水解為萘酚和乙酸。這種較弱的酯酶活性並不需要特定序列的DNA編碼,而是非特異性DNA的一般性質。王身立推測,在生命起源時,RNA和蛋白質都還未出現,原始海洋營養湯中的DNA可能利用本身的酯酶活性水解萘酯等物質以獲得能量。隨著生命的進化,酶活性更強的蛋白質出現了,在生命世界中DNA作為酶的作用則為蛋白質所取代。但DNA分子本身的酯酶活性仍作為一種“分子化石”的遺跡,一直保存到今天。