細胞生物學101：甚麼是基因突變？

大家或許都有留意到香港理工大學有關武漢肺炎的最新研究，發現9成早期的香港病人體內的武肺病毒，都被驗出帶有「G251V」基因突變；相反在歐美常見的「P314L」基因突變卻沒有被發現。未讀過高中生物學的讀者大概看得一頭霧水，容我在這裡簡單解釋一下何謂G251V和P314L。

要理解這兩個「密碼」，先要稍稍理解何為基因密碼以及它的構造。

所有生物和病毒的遺傳特性都以大家耳熟能詳的DNA（或RNA）的形式被記載下來。在DNA上存在著很多不同的基因（Gene），而每一個基因都是由一連串的核苷酸（Nucleotides）組成。在人體內核苷酸主要有四種，即A、T、C、G。這些核苷酸的排列次序和長度，影響著每個基因能製造的蛋白質（Protein ）的特性。

要更易理解一連串生物學名詞，可以將DNA比喻作一本書，而基因就是書中的一個個獨立章節。用以撰寫這本書的語言是細胞內獨有，這種「細胞語」只有四個字母，即A、T、C、G。每三個字母組成一個詞語，一連串詞語連起來讀，就能理解每一個獨立章節的意思。例如以下就有一個由三個詞語組成的假想基因存在於DNA之上：

(DNA前面的章節)…CAT-ACT-TGT…(DNA後面的章節)

但這種細胞語基本上無人讀得懂，需要翻譯（Translation）成外界能理解的語言才能表達意思（Expression）。同時由於DNA這本書本身太過厚重、太多多餘的東西，不可能一次過翻譯，因此在翻譯之前，需要先將每個章節獨立地抄錄（Transcription）下來，這種抄錄本被稱為mRNA，如下：

CAT-ACT-TGT

接著會有翻譯員將這些抄錄本翻譯成外界可以理解的語言：蛋白質。蛋白質這種物質是由一連串胺基酸（amino acids，在人類體內共有20種）所組成，而每一個細胞詞語（即遺傳密碼，Genetic codes），正正代表著一種胺基酸。上面的mRNA就會被翻譯為：

H -T- C （翻譯對照表一Google就會找到，不用死記）

這個由H、T和C組成的蛋白質成功被翻譯後，就能發揮它在細胞內或外的功能。但當然，正常的蛋白質比這個幻想的要長和複雜得多，當中的過程我亦已大幅省略。

回到基因突變（mutation）這題目。所謂基因突變就是某個章節（基因）上的某個詞語無故被更改。這種突然的更改如果在抄錄前沒有被修正，就有可能導致翻譯出來的蛋白質改變了意思。

例如若上述的幻想基因出現了以下改變：

CAT-ACT-TGT --> CAT-ACT-TAT

翻譯後就會變成這樣的蛋白，導致其功能出現改變：

H -T- C --> H -T- Y

為方便表達，生物學家會將以上的基因突變稱為C3Y，即「第3順序的胺基酸C變成了胺基酸Y」。

如此類推，理大的研究中提及的G251V和P314L即代表，「第251順序的胺基酸G變成了胺基酸V」和「第314順序的胺基酸P變成了胺基酸L」。但要注意的是，這兩種基因突變其實是發生在武肺病毒的兩種基因中，P314L是發生在基因Orf1b，而G251V是發生在ORF3a，即這兩種基因突變其實影響著不同蛋白質的功能。

想深入少少理解基因抄錄和翻譯的過程，可以看看Moderna的簡介：https://www.modernatx.com/mrna-technology/science-and-fundamentals-mrna-technology

P.S. 歐美死亡率高由很多因素造成（例如老年人患者特別多），未必跟P314L這種基因突變有直接關係。