Учёные случайно обнаружили генетический код, нарушающий правила жизни

Обычная проверка метода прочтения ДНК обернулась открытием. Из пруда выловили микроскопическое одноклеточное, и выяснилось, что его клетки расшифровывают наследственный шифр совершенно необычным образом.

Генетический код устроен как система знаков препинания. Последовательности ДНК считываются тройками — кодонами; каждая обычно задаёт определённую аминокислоту, из которых потом собирается белок. Но 3 особых кодона — TAA, TAG и TGA — работают иначе: это «точка», сигнал остановки, после которого сборка белка прекращается. У почти всех живых организмов эти метки сохраняют свою роль на протяжении огромных отрезков эволюционной истории.

Исключения встречаются, особенно часто у инфузорий — одноклеточных, которые перемещаются в воде с помощью крошечных ресничек. У некоторых из них стоп-кодоны действительно теряют обычную функцию и тоже кодируют аминокислоты. Но до сих пор учёные видели устойчивую закономерность: TAA и TAG практически всегда «меняют профессию» вместе и начинают кодировать одну и ту же аминокислоту — считалось, что эти 2 сигнала словно скованы одной цепью в ходе эволюции.

Именно это правило нарушил крошечный, прежде неизвестный науке вид инфузории Oligohymenophorea sp. PL0344. Его обнаружил доктор Джейми Макгоуэн, в то время постдок Института Эрлхэма, и его коллеги из Оксфордского университета под руководством профессора Томаса Ричардса. Изначально они вовсе не искали необычные генетические коды — всего лишь тестировали новый метод секвенирования ДНК из очень малого количества клеточного материала. Макгоуэн отметил, что это чистое везение: для проверки методики выбрали именно это простейшее, и это прекрасно показывает, насколько мало известно о генетике простейших.

Проанализировав геном организма, учёные обнаружили, что кодоны TAA и TAG вовсе не функционируют как стоп-сигналы, а кодируют 2 совершенно разные аминокислоты: TAA — лизин, а TAG — глутаминовую кислоту. Единственным «настоящим» стоп-кодоном у этого организма остался TGA. Макгоуэн говорит, что не известно ни одного другого случая, когда эти стоп-кодоны оказались бы связаны с двумя разными аминокислотами. По его словам, это ломает некоторые правила, которые считались незыблемыми в трансляции генов, ведь до сих пор считалось, что эти два кодона эволюционируют только сообща.

Учёные также нашли специальные гены транспортных РНК, соответствующие новым «значениям» кодонов. Это 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 ещё 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, учёные 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.

Ученые выяснили, как изменился риск тромбозов и миокардита с новыми штаммами COVID-19

Достоверные новости всегда под рукой — в канале "МК" в MAX