DNA遗传信息的“信使”是谁？

DNA的复制解决了遗传物质的连续性和遗传信息的“保真性”。那么，DNA作为遗传物质是如何控制蛋白质的合成从而控制外部性状的呢？最简单的想法是假设DNA本身可以直接将核苷酸序列携带的遗传信息翻译成具有一定氨基酸序列的蛋白质。但这种想法显然不太实际，因为真核生物的DNA几乎都集中在细胞核内，而蛋白质的合成是在细胞质内进行的，这就是核膜造成的“时空”差异。所以，必须有一种物质，能够把DNA中包含的遗传信息带到合成蛋白质的地方。

1955年，Brachet用洋葱根尖和阿米巴原虫做实验，发现如果加入核糖核酸酶分解细胞内的RNA，蛋白质的合成就会停止。如果加入从酵母中提取的RNA，会再次合成一定量的蛋白质。这表明蛋白质的合成与RNA直接相关。同年，Golstein和Plaut用放射性同位素标记了变形虫细胞核中的RNA，然后标记的RNA陆续从细胞核进入细胞质。所以把DNA的遗传信息从细胞核带到细胞质中来控制蛋白质合成的性状，很可能就是核糖核酸链RNA。

1948报道过，噬菌体感染细菌后，会产生一种非常不稳定的RNA，大部分与核糖体相连，核糖体是细胞器。这个报告引起了S·布纳、雅各布(P·A·雅各布)和梅塞尔森的注意。他们用放射性同位素13C和15N标记噬菌体感染前的蛋白质，用32P标记感染后形成的RNA，证明噬菌体感染后确实形成了一种新的RNA，后者通常与核糖体结合。同时，他们还证明了这种RNA作为噬菌体DNA的信使，命令细菌的核糖体为噬菌体制造外壳蛋白。因此，我们可以得出以下结论:噬菌体的DNA是通过将信使RNA大米“驻扎”到核糖体上来定向蛋白质合成的。于是，在1961中，他们宣布发现了一种新形式的RNA，即充当信使的RNA——mRNA在英语中被称为“messangerRNA”。

信使mRNA从何而来？它是在RNA聚合酶的作用下，遵循碱基互补配对的原理，即G/G和A/U的规则，从51侧到31侧合成的多核苷酸链，这个过程称为转录。显然，转录后，DNA模板上的信息被“转录”成mRNA。mRNA的合成发生在细胞核内，然后通过核膜游入细胞质，指导蛋白质的合成。历史上有很多证明转录现象的实验，其中两个是酶促合成RNA和DNA—RNA杂交最著名的实验。

1961年，P A Weiss和Hurwitz发现了一种可以在DNA模板上合成RNA的酶，这种酶被称为依赖DNA的RNA聚合酶，简称RNA聚合酶。这种酶几乎存在于所有细胞中。它的许多特性与DNA聚合酶相似。它需要高能化合物，即四种核糖核苷酸三磷酸(ATP、UTP、GTP和CTP)来提供能量。以少量DNA为模板，然后加入四个脱氧核苷酸。结果，可以合成与一条DNA链互补的RNA分子。而且除了DNA模板中尿嘧啶U代表胸腺嘧啶T外，RNA的碱基比例始终与双链DNA模板相同。当单链DNA之一用作转录模板时，产物RNA的碱基比例与单链DNA的碱基比例互补。酶促合成RNA的实验证明，RNA的合成是以DNA为模板，根据碱基互补配对的原理进行转录的。

DNA根据碱基互补配对原理转录RNA的另一个令人信服的证据来自DNA—RNA杂交实验。正如我们所知，两条DNA链通过互补碱基之间的氢键结合在一起。如果把DNA慢慢加热到100℃，碱基之间的氢键就会断裂，把两条链分开，这叫做变性或熔解。如果它们被缓慢冷却，两条分开的互补链会由于氢键而重新结合成双链，这被称为退火或复性。在转录过程中，RNA根据碱基互补原理与DNA链混合，因此不仅会发生两条DNA链之间的退火，而且一条DNA链与RNA、RNA的杂交试验是检查DNA与RNA对应关系的直观有效的方法。1961年，霍尔和Spi german用这种技术证实了DNA的转录。

无论哪种RNA都是以DNA为模板转录得到的。不仅是作为信使的mRNA，还有构成核糖体的rRNA和tRNA。