|
Ученые случайно нашли генетический код, нарушающий законы жизни
|
Обычный эксперимент по отладке методики секвенирования ДНК стал для ученых настоящим открытием. Изучая крошечный одноклеточный организм, выловленный из пруда, специалисты обнаружили, что его клетки читают генетический код совершенно непривычным для науки способом.
Генетический код работает как своеобразные знаки пунктуации: последовательности ДНК считываются группами по три буквы — кодонами, каждая из которых обычно кодирует определенную аминокислоту, из которых затем собирается белок. Но три особых кодона — TAA, TAG и TGA — работают иначе: они служат «точкой», сигналом остановки, после которого сборка белка прекращается. Эти сигналы сохраняют свою функцию практически неизменной на протяжении огромных отрезков эволюционной истории почти у всех живых организмов.
Исключения из этого правила существуют, и особенно часто они встречаются у инфузорий — группы одноклеточных организмов, которые передвигаются в воде с помощью крошечных ресничек. У некоторых инфузорий стоп-кодоны действительно утрачивают свою обычную функцию и тоже кодируют определенные аминокислоты. Но до сих пор ученые наблюдали устойчивую закономерность: кодоны TAA и TAG практически всегда «меняют профессию» вместе и начинают кодировать одну и ту же аминокислоту — считалось, что эти два сигнала словно скованы одной цепью в ходе эволюции.
Именно это правило и нарушил крошечный, прежде неизвестный науке вид инфузории Oligohymenophorea sp. PL0344, обнаруженный доктором Джейми Макгоуэном, в то время постдоком Института Эрлхэма, и его коллегами из Оксфордского университета под руководством профессора Томаса Ричардса. Изначально ученые вовсе не искали необычные генетические коды — они всего лишь тестировали новый метод секвенирования ДНК из очень малого количества клеточного материала. «Это чистое везение, что мы выбрали именно это простейшее для проверки нашей методики, и это прекрасно показывает, насколько мало мы вообще знаем о генетике простейших», — отметил Макгоуэн.
Проанализировав геном организма, ученые обнаружили, что кодоны TAA и TAG вовсе не функционируют как стоп-сигналы, а кодируют две совершенно разные аминокислоты: TAA — лизин, а TAG — глутаминовую кислоту. Единственным «настоящим» стоп-кодоном у этого организма остался TGA. «Нам не известно ни одного другого случая, когда эти стоп-кодоны оказались бы связаны с двумя разными аминокислотами, — говорит Макгоуэн. — Это ломает некоторые правила, которые мы считали незыблемыми в трансляции генов — ведь до сих пор считалось, что эти два кодона эволюционируют только сообща».
Ученые также нашли специальные гены транспортных РНК, соответствующие новым «значениям» кодонов, что подтвердило: необычный код — не ошибка секвенирования, а подлинная особенность организма. Кроме того, в ДНК сразу после белок-кодирующих участков обнаружилось необычно много «запасных» стоп-кодонов TGA — возможно, они служат своеобразной страховкой на случай сбоев при трансляции.
Позднее та же команда обнаружила похожие, хотя и не идентичные, перестройки генетического кода еще у нескольких видов инфузорий, собранных в том числе в рамках океанографического проекта TARA Oceans, — это говорит о том, что подобные изменения возникали независимо как минимум несколько раз в ходе эволюции.
Как подытожил Макгоуэн, «ученые пытаются сконструировать новые генетические коды, но они уже существуют в природе. Там можно найти поистине удивительные вещи, если их искать. Или, как в нашем случае, даже когда их вовсе не ищешь».
