色氨酸是在最后共同祖先之后才成为通用遗传密码一部分的

我们评估了色氨酸（W）——通常被认为是加入遗传密码的20种标准氨基酸中最后一种——是否已存在于最后普遍共同祖先（LUCA）中。我们重建了色氨酰-tRNA合成酶（WRS）的进化历史，该酶负责将W连接到其tRNA上，同时也重建了相关的酪氨酰-tRNA合成酶（YRS）的进化历史。我们识别并剔除了源自古代古菌与细菌YRS之间重组的序列。包括一种利用时间非可逆进化的新方法在内的多种定根方法，均将根定位于细菌YRS与古菌YRS之间，而非YRS与WRS之间。这支持WRS在LUCA之后起源于古菌，随后通过水平转移传入细菌。 然而，祖先序列重建表明，古菌中W相对匮乏，而细菌中并非如此；同时，W生物合成所必需的酶出现在细菌中。这提示W的使用起源于细菌，而后WRS在古菌中的出现使古菌遗传密码得以与细菌密码趋同。遗传密码的普适性通常被归因于源自LUCA的共同祖先关系，但使该密码最终成为普适的最后一步，实际上是通过水平基因转移实现的。这为遗传密码进化中更早步骤可能采用类似机制提供了支持。

我们评估了这样一种可能性：色氨酸（W）通常被认为是20种经典氨基酸中最后被纳入遗传密码的一种，但它是否已经存在于最后共同普遍祖先（LUCA）中。我们重建了色氨酰-tRNA合成酶（WRS）的进化历史；该酶负责将W连接到其对应的tRNA上；同时也重建了相关的酪氨酰-tRNA合成酶（YRS）的进化历史。我们识别并剔除了源自古菌型与细菌型YRS之间古老重组事件的序列。包括一种利用时间非可逆进化的新方法在内的多种定根方法，均将根定位于细菌型与古菌型YRS之间，而非YRS与WRS之间。这支持WRS在LUCA之后起源于古菌，并随后通过水平转移进入细菌。然而，祖先序列重建表明，古菌中W相对匮乏，而细菌中并非如此；此外，W生物合成所必需的酶出现在细菌中。这表明，W的使用起源于细菌，而后古菌中WRS的出现使古菌遗传密码得以与细菌密码趋同。遗传密码的普遍性通常被归因于源自LUCA的共同祖先关系，但使该密码最终成为普遍通用的最后一步实际上是通过水平基因转移实现的。这一结论增强了这样一种观点的可信度：遗传密码演化中更早阶段也可能通过类似机制完成。

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🏷️ 遗传密码进化 最后普遍共同祖先 氨酰tRNA合成酶 水平基因转移 祖先序列重建 色氨酸生物合成