哪些机制保证从RNA到蛋白质翻译的稳定性?

mRNA 5`末端帽子特征的生物学功能：扮伍
I: 使mRNA免遭核酸酶的破坏，保持其结构的稳定性；
II: 利于好樱蛋白质起始因子的识别，从而促友缺丛进翻译的起始。

mRNA 5`末端帽子特征的生戚衫做物学功能：
I: 使mRNA免遭核酸酶的破坏，保持其结构的稳定性；
II: 利于蛋白质起始因子的高衡识别，从而促进翻译的起始（塌虚引用）

补充：密码子的识别作用

“信息”一旦传递给蛋白质，就不会再被传出。说得详细点，信息在核酸之间或从核酸到蛋白质的传递可能是可以的，但是在蛋白质之间或从蛋白质到核酸的传递是不可以的。信息在这里意味着对顺序的严格确定，不管是核酸中的碱基顺序还是蛋白质中的氨基酸残基顺序。

由这段原文可见，中心法则并没有排除信息从RNA传递到DNA的可能性。当时也尚未发现逆转录酶。所以，在当时的普遍看法中，信息不会从RNA传递给DNA。无论如何，RNA病毒和逆转录酶的存在证明遗传信闹带息也可以由RNA携带，并可以传递给DNA。这只是丰富了中心法则的细节，并没有改变中心法则。

在某些细菌中，有腔岁些有特定序列的小肽是某种特殊的蛋白质直接合成的。这不构成对中心法则的否定，因为能够合成这些有特定序列的小肽的特殊蛋白质是编码在细菌的基因组中的。

中心法则总结了微观生化过程的规律，正是微观生化过程决定了生命过程的宏观表象。与中心法则对应的宏观表象就是基因型决定表型，获得性表型不会改变基因型。只有当能够根据蛋白质氨基酸序列合成核酸的生物化学机制液圆芦被发现的时候，中心法则才可能受到真正的挑战。

当然，Crick在中心法则的叙述中没有排除信息从RNA传递到DNA的可能性，并不意味着他预见到了逆转录酶的存在，更可能的是出于科学家，或科学工作者，对科学问题的谨慎态度。从生物化学机制的角度看，信息在DNA和RNA两种核酸间的传递采用了完全相似的依赖模板的催化合成过程。DNA之间，RNA之间和DNA和RNA之间都是依赖氢键配对互相识别的。所以，增加从RNA到DNA的信息传递，并不需要在细胞这样一个“大型化工联合企业”中增加太多的生产设备。增加逆转录酶就可以了。相反，信息要从蛋白质传递到核酸会遇到较大的困难。在现有的细胞内，并不存在在肽链上逐个识别氨基酸残基的生物化学机制。在未来的相当长时间内，发现挑战中心法则的现象的可能性几乎为零。

这里有一个时间尺度的问题。细胞的一个周期，或者说一个循环，是衡量时间长短的一个尺度: 在几个周期的时间范围内，我们说只经过了一个短的时间; 如果细胞繁殖了很多代，比如说数十代数百代，我们就说经过了一段较长的时间。对中心法则的更为细致的叙述是，在短的时间范围内，遗传信息的传递方向是：

DNA→RNA→蛋白质。

信息从RNA到DNA的流动，如转座子和逆转座子的存在，引起DNA的改变，其作用尚不清楚。但是，转座子移动的可能性很小，也就是说DNA的变化只在长时间范围内发生，所以可能与物种进化有关。作为一种亚生命体，RNA病毒要利用细胞的生长复制机制来完成自我复制，或者将自带的RNA直接翻译为蛋白质，或者将RNA逆转录为DNA并插入细胞的DNA中来完成自我复制。

蛋白质感染颗粒（prion）的发现，并没有动摇中心法则(因prion现象而质疑中心法则的观点见《生物化学与生物物理进展》2005, 32(8): 698-706)。现在已经确认，被感染的生物体的prion的序列和编码prion的基因的碱基序列都没有改变。中心法则只规定了决定蛋白质序列的信息来自于核酸，并没有涉及蛋白质的空间结构。实际上prion引起机体的感染，而不是引起遗传基因的改变。所以观察到的类遗传行为实际上是母子感染，而不是遗传。

⑵ 决定蛋白质空间结构的“热力学假定”
对核酸酶变性-复性研究揭示了氨基酸序列和生物学活性构象间的关系，Anfinsen因此而获得了诺贝尔奖。1973年，Anfinsen进一步把有关研究成果总结为“热力学假定”(Science 1973 181(4096), 223-230）：在正常的生理环境中(溶液，pH，离子强度，或其它成分如金属离子，与蛋白质紧密结合的非氨基酸基团的存在，温度，等等）天然蛋白的三维结构是使整个系统的吉布斯自由能最低的结构; 也就是说，在给定的环境中，天然构象被原子间相互作用的整体，因而被氨基酸序列所决定。

与“序列决定结构”的简单说法不同的是，Anfinsen在这个假定中特别地强调了环境条件。在不同条件下有不同构象的可能性没有被排除，由于相互作用产生构象改变的情况也没有被排除。这是很自然的。除非仅仅是作为建筑材料，生物学活性总是要在不同程度上与构象变化相联系的。

在试管中的试验不可能严格地符合“正常的生理环境”。既然可以在体外作变复性试验，环境条件可以有一个变化范围。这个变化范围可以一直延伸到使蛋白质变性。在这个变化范围内，蛋白质的变性复性转变是可逆的。也就是说，在环境条件的这个变化范围内，体系的吉布斯自由能是环境条件的单值函数。实验中，条件的每一次改变，都应等待足够长的时间，以使体系在新的条件下达到平衡。这种实验无法探知折叠的过程。

为了了解折叠过程，需要另一个函数。如果把构象作为参数(固定环境变量)，自由能是这些参数的函数。这个函数叫做位能面，或者位能景观(landscape）。“景观”一词形象地展示了位能面的特性：位能景观犹如一片起伏的丘陵，天然构象位于景观中的最低处。蛋白质折叠犹如沿着山谷前行(但不是紧贴地面)，总体上是向下，但中间可能有起伏，也有可能须越过一个个山口，或叫“岈口”。在每一个低凹处，有一个中间态，折叠中的蛋白质可能在这里停留。在中间态之间或中间态与天然态之间的山口处，折叠会减速。这里有一个“过渡态”。山口高度即为位垒，它决定状态转变的速率。在达到热力学平衡的条件下，构象处在不同状态的概率，或者溶液中具有不同构象的蛋白质的浓度，取决于它们之间的自由能差。具最低自由能的构象有最大的浓度。这就是(热力学)平衡决定构象，动理(kinetics)决定速率。当然，要确定位能景观，无论是实验探测，还是理论计算，均非易事。

如果在某个中间态周围有较高的位垒，除非一开始构象就在这个状态中，构象进入这个中间态的可能性就会很小; 而一旦构象达到这个中间态，再离开就需要较长的时间。二硫键有较高的键能，错配的二硫键最容易造成长时间停留的中间态。这种现象，在Anfinsen的研究中就已经注意到：在试管中，由于二硫键的错配会使核酸酶折叠过程延长到数小时。不过生物体内存在降低二硫键转换位垒的酶系，这就是二硫键异构酶系。由于这个酶系的存在，折叠过程缩短到2分钟之内。

在讨论继续之前，需要指出，我们面对的是一个非常复杂的体系，并且不得不使用一些模糊的不确定的语言。在对一个一个的实例研究完成之前，这些模糊性有必要保留。

首先，关于结构。在谈到结构较大的变化如折叠的时候，结构一词被构象代替。简单地说，构象只涉及到肽链主链的折叠走向。不管结构也好，构象也好，即使是在晶体中，长达上百残基的肽链没有确定结构或构象的情况也是会遇到的。至于失活态或失折叠态，可以根据宏观参数如温度、pH值、盐浓度、甚至光学性质等的变化，来探知它们的存在。失活态或失折叠态，可能包含不同的构象态。在这些构象态，可能存在各种不同程度的无结构无构象和各种不同程度的有结构和有构象。可以说，天然态只有一个，而非天然态则是千差万别的。

其次，关于热力学平衡。平衡态和亚稳态的区别不是绝对的。不能期望有长时间的平衡。等待足够长的时间，总有可以预料的或不可预料的变化发生。蛋白质在体内有自己的生存期。这个生存期是判定平衡态和亚稳态的时间尺度。如果在环境不变的条件下，在这个时间尺度内蛋白质构象发生了变化，那么先前的构象就只是一个亚稳态。“环境不变”排除了蛋白质被运送到不同部位，和受到不同处理这样的情况。这里我们看到，体内和体外的实验是相辅相成的。在体内，环境可能瞬息万变。只有在体外才可以从容地用热力学平衡方法研究蛋白质构象。

再其次，关于环境条件变化范围。在上面已经提到，在“热力学假定”中，隐含着环境条件的变化范围问题。这个变化范围也是因蛋白而异的。不可逆沉淀是更常见的现象,眼下，还没有直接在沉淀中研究结构的方法。可以毫不夸张地说，蛋白质研究的首要任务就是对被研究的蛋白，找到适用可逆平衡热力学方法的溶液条件。

碱基互补配对原则