两个错误不等于一个正确，但有时两个“破损”的基因突变可以互相“修复”。
这是北卡罗来纳州的一个研究小组在研究一种参与制造一种关键植物生长激素的酶时发现的。酶是生命体产生的蛋白质，用来加速化学反应。
北卡罗来纳州立大学植物与微生物学系的研究员哈维尔·布鲁莫斯(Javier Brumos)说，这种酶被称为ROOTY，因为这种树苗具有典型的短而分枝的根。
布鲁莫斯和他的同事分享了他们的发现最近的一篇论文发表在杂志上植物生理学．他们在多根的这“固定”了同一基因中一个经过充分研究的突变。然后，他们构建了一个计算模型，看看这两个突变是如何相互固定或互补，从而产生一种功能酶的。
该论文的第一作者布鲁莫斯说:“从科学的角度来看，你总是在寻找新奇的东西，把一些新的东西带到研究中来。”“我们的目标是找到与植物生长素(一种植物激素)产生有关的新基因。当我们发现突变实际上是在一个众所周知的基因上时，我们变得非常沮丧。然后我们很好奇，这个突变是在同一个基因上的:它是如何补充已知的突变体的?”
先上，然后下
布鲁莫斯和资深作者安娜斯特他是一名植物和微生物生物学副教授拟南芥是一种被广泛使用(和快速生长)的植物，受到植物生物学家的青睐。他们生成了大量随机突变的种子，然后观察了10天大的幼苗的特定性状。具体地说，具有卷曲子叶、植物芽的前两片“叶”或短而短的根的幼苗。
他们保留了具有这些特性的幼苗，把它们移植到土壤中，让它们长大，并自行繁殖。接下来，他们将这些“纯种”突变体与纯种植物进行杂交，纯种植物的生长素基因发生了已知的突变，这些基因已经得到了充分的研究。
布鲁莫斯说:“正如预期的那样，当我们对它们进行杂交时，它们中的大多数看起来像父母，所以我们知道新的突变与已知的突变是在同一个基因中。”“我们可以抛弃那些突变体，因为这种基因已经为人所知。”
结果表明，该突变体与已知突变体是互补的。
布鲁莫斯说:“遗传学101表明，这些突变发生在两个不同的基因上。”“那时候我们非常兴奋。我们以为我们发现了一种与生长素合成有关的新基因。”
然而，当他们对这个新突变进行定位和测序时，他们失望地发现，这个突变实际上存在于已被充分研究过的基因中，多根的．
当他们从失望中恢复过来后，研究小组开始好奇一种酶的两个突变是如何相互补充的，因为这些发现相当出乎意料。
许多酶，包括ROOTY，由多根的基因，通过与蛋白质的另一份副本配对形成一个功能单位——就像剪刀的两半。该团队的合作者，莱布尼茨植物生物化学研究所的道格拉斯·格拉布(Douglas Grubb)是该团队的领导。他提出了一个假设:当带有新突变的酶的副本与带有已知突变的酶的副本配对时，这个不匹配的突变对就起作用了。何塞·阿隆索斯特帕诺瓦的长期合作者、植物与微生物生物学教授威廉尼尔雷诺兹(William Neal Reynolds)提出，与已知的突变相比，这种新的突变可能会使酶的一个不同部分或结构域失效。
来测试这一假说,研究者与本Bobay,杜克大学的一名高级研究员,做一个计算3 d模型的多根的酶,通过比较正常的酶的已知结构“表弟”酶,然后覆盖新的突变的位置,之前发现的突变。
他们发现，新的突变位于蛋白质的两个副本相遇的地方——就像把剪刀固定在一起的大针一样——而已知的突变位于酶的功能部分——就像剪刀的刀片一样。把一个钝的刀刃和一个锋利的刀刃结合在一起，你就能得到一把好剪刀。
布鲁莫斯说:“这项工作的美妙之处在于，我们做了基准工作来识别新的突变体，然后我们做了计算模型来测试这些突变体之间的许多多种组合。”“我们可以清楚地看到，如果其中一个单体在相互作用的表面上发生了突变，而另一个单体在不同的域上发生了突变，那么它们就能够聚集在一起，形成一种功能酶。”
斯特帕诺娃说，在科学文献中，这种互补的例子并不多。虽然它在自然界中发生的频率可能比报道的要高。
在人类苯丙酮尿症(PKU)中已经报道过这种类型的互补。PKU是由编码分解苯丙氨酸的酶的基因突变引起的。除非在非常特殊的饮食中，苯丙氨酸可以在婴儿或PKU患者体内积累到有毒水平，导致一系列神经问题。然而，据报道，由于这种互补，一些在每个基因副本中都有不同突变的个体表现出较轻的症状。
斯特帕诺娃说，除了突出新的研究领域，论文的发现应该为崭露头角的遗传学家敲响警钟。
“对于做这种互补测试的科学家来说，这是一个警示，”斯捷潘诺娃说。“当你做这种类型的测试时，你应该使用一个不能制造任何蛋白质的突变体作为对照。但有时科学家们会使用任何已知的突变体。如果他们将两个突变体与错误的突变体杂交，就有可能产生功能互补，正如我们已经证明的那样。”
而屏幕上发现的其他一些突变体发表由Stepanova和她的团队所做的其他工作仍在进行中，并将在未来发表。
除了Brumos、Stepanova、Alonso和Bobay, 2019年5月毕业的本科生Cierra Clark也参与了这项研究，是论文的作者之一。
美国国家科学基金会资助了这项研究。
我们的研究解决了重大挑战——并克服了它们。
这篇文章是出版农业与生命科学学院新闻。
