近日，加州大学伯克利分校 Dipti Nayak 教授团队在《PNAS》发表的研究成果，颠覆了生物学界沿用 60 年的核心法则 —— 产甲烷古菌 Methanosarcina acetivorans 中的 UAG 终止密码子可同时执行 “终止蛋白质合成” 与 “编码特殊氨基酸” 两种相反功能，且这一特性成为其适应环境的独特优势。该发现不仅改写了遗传密码的翻译逻辑，更为分子生物学基础研究、疾病治疗靶点探索提供了全新视角，对从事相关领域研究的科研人员具有重要参考价值。

一、核心发现：UAG 密码子的 “双向解读” 突破传统认知

• 原本作为终止信号的 UAG 密码子，可在同一生物体内实现双向功能 —— 既能够叫停蛋白质合成产生截短版蛋白，也能编码第 21 种特殊氨基酸吡咯赖氨酸（Pyl），推动蛋白质链延伸形成完整蛋白；

• 这种双向解读无固定序列或结构信号引导，属于随机选择模式，但并未影响古菌的生理稳态，反而成为其核心生存策略；

• 吡咯赖氨酸的供给量是功能切换的关键调控因素：供给充足时，UAG 更倾向于编码氨基酸；供给匮乏时，则优先发挥终止功能。

二、机制背景：遗传密码翻译的常规逻辑与古菌特有的适应策略

• DNA 转录形成 RNA 后，每三个相邻核苷酸组成一个密码子，翻译体系依据密码子序列组装蛋白质，常规情况下密码子与功能的对应关系高度专一；

• 产甲烷古菌的特殊性在于其甲基胺代谢需求 —— 吡咯赖氨酸是构成甲基胺代谢关键酶的核心成分，而甲基胺广泛存在于自然环境及人体肠道，古菌对其代谢可清除红肉代谢产物，降低心血管疾病相关风险；

• UAG 密码子的双向解读机制，本质是古菌依据自身吡咯赖氨酸储备量，动态调控代谢酶的合成状态，实现甲基胺的高效代谢，是长期演化形成的环境适应策略。

三、研究价值：从基础科研到疾病治疗的多维启示

1. 基础研究层面

该发现刷新了对遗传密码演化的认知，证实遗传密码的解读并非绝对固定，微生物可通过灵活调整密码子功能适应特殊生存需求。此外，合成吡咯赖氨酸的相关机制在以甲基化胺类为营养的产甲烷古菌中广泛分布，提示此类 “密码子模糊解读” 模式可能并非个例，为演化生物学、微生物分子机制研究提供了新的研究范本。

2. 疾病治疗应用前景

四、科研启示与药康生物的支持方向

• 在微生物分子机制研究中，可关注密码子功能的灵活性，探索更多潜在的 “非常规解读” 模式；

• 在疾病治疗研究中，可借鉴古菌的密码子调控逻辑，开发针对提前终止密码子的干预技术；

• 针对相关研究需求，药康生物可提供包括基因编辑小鼠模型、微生物 - 宿主互作研究模型在内的定制化工具，助力科研人员开展密码子功能验证、代谢机制探究、疾病模型构建等相关实验，为基础研究向临床转化搭建高效平台。

结语