Значительная часть микроорганизмов использует генетический словарь, отличный от канонического

+7 926 604 54 63 address
 "Мы обнаружили, что некоторые организмы знак остановки не воспринимают как знак остановки" — Эдди Рубин.
"Мы обнаружили, что некоторые организмы знак остановки не воспринимают как знак остановки" — Эдди Рубин.

Все организмы на Земле используют генетический код — язык, на котором планы строительства белков закодированы в ДНК. Предполагалось, что существует только один «канонический» код и для любого организма «слово» генетического языка имеет одинаковое значение. Обнаруженные ранее несколько организмов с отступлением от канонического способа кодирования наследственной информации рассматривались как эволюционная странность, редко встречающаяся экзотика. Но эта парадигма поставлена ​​под сомнение открытием большого числа исключений из канонического генетического кода, сделанным группой исследователей U.S. Department of Energy Joint Genome Institute (DOE JGI), отчет о котором опубликован 23 мая 2014 в журнале Science.

«Мы исходили из того, что код или словарь, используемый организмами, является всеобщим, применимым для всего древа жизни, с исчезающе немногими исключениями, — говорит директор DOE JGI Эдди Рубин, автор публикации. — Мы доказали, что это не так. Существует значительная часть живых организмов, которая использует другой словарь, так что одно слово означает разные вещи у разных организмов».

Это исследование было проведено в рамках большого проекта DOE JGI, суть которого — изучение «бактериальной темной материи». Это огромное количество микробов, их трудно, а то и невозможно культивировать и изучать в лаборатории, но они заполняют почти все среды — от кишечника человека до дна океана. Около 99% всех видов микроорганизмов на Земле попадают в эту категорию, их не изучают в лабораториях, но они не только являются основой экологические процессов, таких как круговорот углерода и другие пищевые циклы на суше и в воде, но даже оказывают влияние на климат.

Современные методы исследований позволяют создать генетическую карту отдельного микроорганизма. Это позволило начать изучение того, как генетический код работает в дикой природе.

Прошло 60 лет с момента открытия структуры ДНК и появления центральной догмы молекулярной биологии, согласно которой котором ДНК служит матрицей для РНК и четыре нуклеотида образует 64 кодона — единиц генетического кода, состоящих из трех нуклеотидов. 61 кодон кодирует определённые аминокислоты, а 3 оставшихся (UGA, UAG и UAA) сигнализируют об остановке трансляции полипептидной цепи и называются стоп-кодонами.

Когда организм строит белок по инструкции, содержащейся в ДНК, и встречает один из трех стоп-кодонов, это означает, что синтез белка завершен.

«Это своего рода «знак остановки», — рассказывает Рубин. — Но наше исследование показало, что для некоторых организмов знак остановки не является таковым, а является частью инструкции по добавлению аминокислот».

По словам исследователей, бактерий с неканоническим языком генетического кода очень много, до десяти процентов в некоторых средах. Важным открытием стало обнаружение бактериофагов и вирусов, обладающих генетическим словарем, не совпадающим со словарем клетки-хозяина. Это ставит перед учеными задачу определить, какие молекулярные трюки делают возможным размножение таких вирусов.

.
Комментарии