RNA所含的4種基本堿基中,有3種與DNA相同,有一種不同,即RNA中沒有胸腺嘧啶(T),而有尿嘧啶(U),即以U代替了DNA中的T。所以RNA中的4種基本堿基是:A、U、C、G。
RNA的結構不像DNA那樣具有規則雙螺旋結構。RNA的空間結構與DNA不同,絕大部分RNA是單鏈的,可以盤曲起來,有小量的堿基形成環圈,卷曲的RNA單鏈還可進一步折疊形成發夾狀或其他形狀的空間結構。RNA單鏈通過自身折疊而使彼此配對的堿基A-U、C-G相遇形成氫鏈,因而構成了部分雙螺旋,不能配對的堿基則形成突環,被排斥在雙螺旋結構之外。
生命體中所有蛋白質的遺傳信息都存在於DNA中,但這些遺傳信息都是通過RNA傳遞的。DNA的信息由信使RNA轉錄,並被轉移到稱為核糖體的結構上。在那裏,借轉運RNA的幫助,信使RNA被翻譯成特異的蛋白質,轉運RNA載有氨基酸連接到正在合成中的肽鏈上。核糖體本身含有一類屬於第三種類型的RNA,它是核糖體的一個結構組成。RNA的3種功能中任何一種對細胞的正常功能都具有同等的重要性,RNA是DNA與蛋白質之間的橋梁。
DNA中的基因需要表達時,首先要將自己某段基因序列轉錄為RNA的密碼。上麵我們已經論述過,在RNA中堿基A、C、G與DNA完全相同,僅僅是尿嘧啶(U)替代了DNA中的胸腺嘧啶(T)。但無論是DNA,還是RNA中的4種堿基之間相生、相克、相合的關係卻是完全一致的。
在分子細胞學中,自RNA發現後一直被認為是扮演“混日子”的小角色,僅僅擔任將DNA的遺傳指令翻譯成蛋白質的遺傳材料。但近十年來,隨著對基因的深入研究,人們發現控製著細胞幾乎所有功能的竟是一類小的雙鏈RNA。2001年,科學家又在人體和老鼠中都發現了所謂的“RNA幹擾”現象。RNA可以使特定的基因沉默,從而控製細胞的各種高級生命活動。於是RNA被雜誌評選為2002年度最重大的科學發現,使RNA一躍成為生物界最耀眼的明星,其炙手可熱的程度可與當年的抗生素比美,並被認為是可以產生數十億美元產值的“藍月亮”。
因此RNA並非隻是起簡單的傳遞遺傳信息作用,RNA通過各種剪接、編輯和再編碼方式,調控基因表達的方向,調控遺傳信息。包括開放和關閉基因,增加或減少遺傳信息,使一種基因能夠合成出多種蛋白質,從而使RNA具有調控生物不同發育分化等功能。
說到RNA幹擾技術,這是20世紀末科學家們偶然發現的。1995年,康奈爾大學的蘇戈博士用反義RNA阻斷線蟲基因表達的試驗中發現,反義和正義RNA都阻斷了基因的表達,他對這個結果百思不解。直到1998年,安頓·範的研究證明,在正義RNA阻斷了基因表達的試驗中,真正起作用的是雙鏈RNA。這些雙鏈RNA是在體外轉錄正義RNA時生成的。這種雙鏈RNA對基因表達的阻斷作用被稱為RNA幹預。在隨後的研究中發現,RNAi現象廣泛存在於線蟲、果蠅、斑馬魚、真菌以及植物等生物體內,這些生物體利用RNAi來抵禦病毒的感染,阻斷轉座子的作用。RNAi能高效特異的阻斷基因的表達,在線蟲、果蠅體內,RNAi能達到基因敲除的效果。在小鼠和人的體外培養細胞中利用RNAi技術也成功地阻斷了基因的表達,實現了細胞水平的基因敲除。
20世紀末發現的RNA幹擾技術,如今已被生物學家廣泛應用於基因的調節研究中。RNAi能高效特異的阻斷基因的表達,由於是建立在人們對基因反義密碼的認識上,因此這種基因調節術隻是限於基因的關閉或基因敲除上。然而基因的調控僅僅關閉是不夠的,還需要激活、啟動,以及基因活性的增強和減緩,這都不是靠反義密碼所能勝任的。
我們根據《易經》的推理,在四象水平上,發現DNA中4種基本密碼之間,不僅有中和或相合的反義互補關係,還有相生的相互促進關係和相克的相互抑製關係,這是西方生物學至今尚未認識的關係,而我們東方人現在認識到了,並且向所有從事遺傳學的研究者提出這種思路,並認為這是新的探索切入點。我們認為,遺傳基本密碼G與T、C與A之間存在相生關係,G與A、C與T之間存在相克關係。由此我提出了相生密碼與相克密碼的概念,當然我們也可以把它們叫做相促密碼和相抑密碼。
那麼我們是否能采用一種類似於RNA幹擾技術的基因調節術,依據遺傳密碼之間的相生關係,激活、啟動、增強特異基因的活性,其作用點則需要研究,究竟是DNA上的啟動子、操縱子或增強子序列呢?還是基因上的某一序列片斷?這隻有通過實驗才能驗證。同樣,我們還可依據遺傳密碼之間的相克關係,抑製或減緩特異基因的活性,從而調節生物細胞的正常活性。這樣我們就可以在四象水平上,或者說在核苷酸水平上,開展對基因調控的全麵實驗研究。