Ученые нашли микроорганизм с уникальным генетическим кодом

Генетический код играет важную роль в сборке белков, основываясь на инструкциях, записанных в ДНК. У большинства организмов эти правила схожи, однако исследователи выявили микроорганизм, у которого два стандартных сигнала остановки сборки белка обозначают различные аминокислоты. Об этом сообщает Известия.

Это открытие указывает на то, что генетический код может быть более сложным, чем предполагалось ранее. В журнале PLOS Genetics опубликовано исследование, в котором ученые описывают необычный генетический код микроорганизма Oligohymenophorea sp. PL0344, найденного в пресном водоеме на территории Оксфордского университета. Изначально исследователи применяли метод секвенирования ДНК для изучения генетического материала, но при анализе генома заметили, что микроорганизм использует необычные правила считывания генетической информации.

Чтобы понять важность находки, необходимо знать, как клетки собирают белки. Генетическая информация считывается группами по три нуклеотида, называемыми кодонами. Большинство кодонов указывают на определенные аминокислоты, из которых формируются белки, в то время как некоторые служат сигналами остановки, сообщая клетке о завершении сборки.

У обычных организмов остановка сборки белка обозначается тремя кодонами: TAA, TAG и TGA. У данного микроорганизма два из них изменили свое значение. TAA теперь обозначает аминокислоту лизин, а TAG — глутаминовую кислоту, в то время как TGA сохранил свою обычную функцию сигнала остановки.

Джейми Макгоуэн, научный сотрудник постдокторнатуры в Институте Эрлхэма, отметил, что в большинстве известных случаев TAA и TAG меняют значение одновременно, и когда они перестают быть стоп-кодонами, каждый из них указывает на одну и ту же аминокислоту.

Ученые также выявили специальные гены транспортных РНК в геноме, которые помогают клетке доставлять необходимые аминокислоты во время сборки белков. Это объясняет, как микроорганизм использует необычные значения кодонов.

Кроме того, исследователи обнаружили большое количество кодонов TGA сразу после участков, содержащих инструкции для белков. Эти сигналы могут останавливать сборку, если клетка продолжает считывать генетическую информацию за пределами нужного участка.

Необычные варианты генетического кода также встречаются у других простейших. В другом исследовании, опубликованном в PLOS Genetics, ученые описали несколько таких вариантов у инфузорий. У пяти изученных видов кодон UAG, обычно служащий сигналом остановки, обозначал другую аминокислоту — лейцин или глутамин, в то время как кодон UAA сохранил свою функцию остановки.

Сравнение геномов показало, что изменения генетического кода возникали независимо в разных эволюционных линиях, что указывает на то, что различные группы микроорганизмов могли прийти к схожим изменениям разными путями. При этом механизм, обнаруженный у Oligohymenophorea sp. PL0344, отличается от описанных вариантов у других инфузорий.

Открытие необычного генетического кода помогает понять разнообразие механизмов, с помощью которых клетки создают белки. Сравнение различных микроорганизмов позволяет исследовать, как эти правила изменялись в ходе эволюции и почему у большинства живых организмов они остаются схожими.

Эти знания могут быть полезны для синтетической биологии, где ученые исследуют возможности изменения генетического кода. Однако точный путь возникновения необычной системы у данного микроорганизма пока не установлен. Находка демонстрирует существование альтернативного механизма, но не объясняет полностью, как и почему он сформировался.