|
Существо, нарушающее фундаментальное правило биологии
|
|
|
|
Строительные блоки жизни формируются в результате простого процесса: ДНК транскрибируется в РНК, которая затем превращается в белки. И все живое следует одним и тем же инструкциям по формированию этих белков — инструкциям, основанным на 61 кодоне, состоящем из трех нуклеотидов, каждый из которых представляет собой комбинацию четырех нуклеиновых кислот, называемых аденином (A), цитозином (C), гуанином (G) и урацилом (U).
|
|
|
|
Эти кодоны обычно относятся либо к одной из 20 канонических аминокислот, либо к так называемому стоп-кодону (обычно UAA, UAG или UGA), последний из которых посылает сигнал о прекращении синтеза белка и высвобождении полипептидной цепи. На протяжении десятилетий ученые предполагали, что этот процесс должен быть точным, чтобы избежать неточного генетического кода. Однако новое исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) и проведенное учеными из Калифорнийского университета в Беркли, показало, что по крайней мере одна архея, продуцирующий метан микроб под названием Methanosarcina acetivorans, выживает, используя более “подвижный” образ жизни. метод перевода.
|
|
|
|
“Объективно, двусмысленность в генетическом коде должна быть вредной; в конечном итоге вы генерируете случайный набор белков”, - сказал Дипти Наяк, старший автор статьи из Калифорнийского университета в Беркли, в заявлении для прессы. “Но биологические системы более неоднозначны, чем мы думаем, и эта неоднозначность на самом деле является особенностью, а не ошибкой”.
|
|
|
|
|
|
|
Ученые предполагают, что эта “неоднозначность” позволила микробу ввести необычную аминокислоту пирролизин для создания ферментов, расщепляющих определенные пищевые продукты. Хотя жизнь меняется, когда речь заходит о количестве аминокислот и о том, какие кодоны какие кодируют (некоторые из них даже избыточны), в одном можно быть уверенным: у каждого кодона есть только одно значение. Так было до сих пор.
|
|
|
|
Пирролизин широко распространен в метаногенных археях, и ведущий автор исследования Кэти Шалварджян (в настоящее время научный сотрудник Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса), изучая эти метаногенные организмы, заметила, что, как ни странно, кодон UAG у M. acetivorans не всегда интерпретировался как пирролизин.
|
|
|
|
“Кодон UAG подобен развилке на дороге, где его можно интерпретировать либо как стоп-кодон, либо как остаток пирролизина”, - сказал Шалварджян в заявлении для прессы.
|
|
|
|
“Они колеблются между тем, следует ли им прекратить это или продолжать, добавляя новую аминокислоту”, - добавил Наяк. “Они не могут решить. Они просто делают и то, и другое, и, похоже, их устраивает этот случайный выбор”.
|
|
|
|
Предварительные данные свидетельствуют о том, что выбор архей не является полностью случайным. Когда аминокислота попадает в клетку, микроб, как правило, интерпретирует UAG как интегрированный пирролизин и превращает его в соответствующий белок. Однако, когда его было меньше, UAG часто действовал как стоп-кодон, который приводил к образованию совершенно другого белка.
|
|
|
|
Это исследование удивительным образом влияет на будущее здоровья человека. Например, человеческий организм использует археи для выведения метиламинов и поддержания здоровья печени, поэтому важно понимать эту неоднозначность в ее молекулярном механизме. Кроме того, ученые могли бы поэкспериментировать с внедрением аналогичного уровня неточности в генную терапию, которая могла бы помочь в лечении заболеваний, вызванных преждевременными стоп-кодонами (таких как муковисцидоз).
|
|
|
|
“Это действительно открывает двери для поиска интересных способов контроля того, как клетки интерпретируют стоп-кодоны”, - сказал Наяк.
|
|
|
|
Источник
|
