蛋白質翻譯錯誤是要命的事情，為什麼它在生物體內還能高頻發生？

可以想象，如果一個辦公室文職人員，在工作中總是不夠細心，經常出現錯字連篇的情況，迎接他的將會是什麼結局？晉升空間是不用奢望了，這碗飯能不能繼續吃下去都是一個需要考慮的問題。

大自然的規律真是太奇妙了，像人類一樣，細胞也不斷犯錯。大家都知道，細胞內的大部分工作是由稱為蛋白質的生物分子完成的。沒有這些蛋白質的辛勞工作，細胞將不復存在。奇怪的是，蛋白質在生產製造的過程中經常會出現錯誤，而且錯誤率還很高。那奇怪的是為什麼細胞能忍受這位“不稱職的職工”呢？難道這種笨拙背後有其他的秘密？這些問題已經引起科學家們的廣泛興趣。

經過來自世界各地的研究小組的多年努力，我們現在知道在蛋白質合成過程中所犯的錯誤可能對細胞產生正面和負面兩種影響。負面後果很容易理解：帶有錯誤氨基酸序列（與DNA規定的氨基酸序列不同）的蛋白質發生變異並且不再適合於正常工作。結果，它們阻止了細胞中關鍵的酶促反應，並減慢了代謝速度。

所有活細胞，包括大腸桿菌等細菌，都有幾種“校對”機制，通常可以防止此類錯誤的發生，或至少將其保持在較低水平。實際上，如此高的錯誤翻譯率很常見，儘管存在這些錯誤校正機制，但在大腸桿菌中仍有高達總蛋白質含量的10％被錯誤翻譯出來。

這導致人們猜測這些錯誤可能只是對某些生物有用。從兩種現象可以廣泛地觀察到誤譯的積極作用。首先，當單個蛋白質的氨基酸序列發生關鍵變化時：假設X氨基酸變為Y，這使其比原始蛋白質在抵抗新威脅（例如病毒攻擊或抗生素）時更有效。其次，當錯誤水平普遍提高時，會丟擲一堆新的蛋白質序列，其中一些序列在特定條件下有用。在細胞中觀察到的翻譯錯誤的現象類似於第二種現象。由於這些錯誤在很大程度上是無法預測的，並且並非針對特定的蛋白質子集，因此很難看到它們如何產生一致的益處，尤其是足以使細胞將錯誤率維持在較高水平的錯誤。

在一項新的研究中，來自NCBS的科學家報告說，不管受影響的蛋白質是什麼，非特異性和普遍性的錯誤翻譯都是有好處的。研究人員嘗試在大腸桿菌中引起了不同型別的錯誤翻譯，從而操縱了細胞的遺傳組成和它們所適應生存的環境。無論細胞如何錯誤翻譯，它都導致了特殊蛋白質保護分子的積累，該分子通常的工作是修復混亂的蛋白質。這種稱為Lon的分子還靶向某些與關鍵細菌DNA損傷反應有關的蛋白質，這一過程稱為“ SOS”。

事實證明，增加的Lon可以使平衡趨向於啟用該反應，但實際上直到DNA受到破壞才真正啟用它。像所有壓力反應一樣，SOS反應只能持續一小段時間，然後慢慢變成細胞的負擔並導致自我傷害。因此，在正常情況下，翻譯錯誤的細胞比正常細胞生長得慢。但是在壓力下，正常細胞受到的打擊非常嚴重，因此容易出錯的細胞現在相比之下存活得更好。打個比方，想想印度神話中脾氣暴躁的聖人杜爾瓦薩（Durvasa）。在一群和平的賢哲中，他代表了錯誤翻譯的細胞：總是努力工作並且瀕臨失去冷靜。這種持續的脾氣是不健康的，就像細胞翻譯錯誤一樣，周圍的杜瓦薩幾乎沒有。但是，由於他處於“高度戒備”狀態（細胞中的高Lon值），當真正的威脅如惡魔出現時，杜爾瓦薩迅速丟擲了雷電，殺死了惡魔（細胞中的SOS反應迅速修復了DNA損傷）。同時，惡魔設法殺死了大多數未準備的和平聖人。

在他們的研究中，主要透過抗生素環丙沙星引起DNA損傷。環丙沙星通常用於治療細菌感染，其作用是將DNA切成碎片，殺死細胞。通常，要在環丙沙星中長期生存，細胞需要幫助他們抵抗抗生素的遺傳突變。但是研究小組發現，暴露之後，任何細胞都沒有突變，存活依賴於強大的SOS反應。這就是錯誤翻譯細胞的優勢所在：它們已經武裝好並迅速修復了受損的DNA，而大多數正常細胞在遇到抗生素時死亡。因此，翻譯錯誤的蛋白質數量變得更大。兩種細胞最終都對提供環丙沙星抗性的同一組突變進行了取樣，但是僅僅是因為在最初的抗生素脅迫下仍然存在很多的翻譯錯誤的突變，所以在翻譯錯誤的組中存在更多的抗性細胞。因此，翻譯錯誤會導致早期的非突變變化（SOS啟用），這反過來又提供了更多的細胞群，其中可能發生抗性突變。

這些新結果為進一步探索帶來了令人興奮的啟示和可能性。我們已經知道一些有助於細菌抵抗抗生素脅迫的非遺傳機制，例如產生孢子和形成生物膜。誤譯可能是細菌擺脫自然壓力的另一種方式嗎？在特定的種群中，所有細胞是否都以相同的程度錯誤翻譯，並且如何對其進行調控？是否由於相同的應力同時破壞DNA和蛋白質，而將DNA損傷與蛋白質合成聯絡在一起，還是存在其他未知的層級？該研究還強調了非遺傳反應在生存中的作用，並揭示了迷人的細胞途徑迷宮中的隱藏聯絡。