Откриха дрожди, които нарушават правилата за четене на ДНК

Международен екип учени откри дрожди, чиито клетки транслират ДНК "не според правилата", а на случаен принцип, но са разработили начини за борба с тези грешки, съобщи ScienceDaily.

ДНК е "инструкция", "матрица" за синтез на основните инструменти на живата клетка - протеините. Нейната верига се състои от комбинация от четири вида звена, нуклеотиди наречени аденин (А), тимин (Т), цитозин (С) и гуанин (D). Групата от три нуклеотида (кодон) точно съответства на определена аминокиселина във веригата на бъдещия протеин: например, GGA означава глицин и CUG е левцин. Съществуват общо 64 възможни кодона. Три от тях са задържащи кодони, а останалите 61 кодират общо 20 протеинови аминокиселини.

Тази "азбука" е универсална и е еднаква за всички живи организми, с едно забележително изключение, което е описано в нова статия, публикувана в списание Current Biology.

Проучвайки клетките на дрождите, Мартин Колмар (Martin Kollmar) и колегите му от Германия и Великобритания откриват някои уникални особенности - кодонът CTG кодира не левцин, а го транслират като аминокиселината серин, докато други го транслират като аланин.

Освен това, щамовете на един от видовете дрожди, Ascoidea asiatica, интерпретират CTG по произволен начин, транслирайки ту като левцин, ту като серин - около 50 на 50. Нищо подобно не се наблюдава в нито един друг организъм.

Ascoidea asiatica

За да изяснят как е възможно това, авторите изследват молекулите на транспортната РНК (тРНК), които действат като "преводачи", които разпознават кодоните и обединяват аминокиселините, за да създадат протеинова верига.

Молекулите на транспортната РНК имат функцията да подбират съответните аминокиселини и да ги вграждат в строго определените им от антикодона места на “конвейра” за синтез напротеини. Докато рибозомата се движи по направлението на информационната РНК, към нея се присъединява подходящата тройка молекули на тРНК, носеща определена аминокиселина. След това аминокиселините се освобождават от молекулите-носители и се съединяват една с друга в растящата пептидна верига от протеини.

Както се оказа А. asiatica има две популации CTG-свързваща тPHK, едната от които превежда тази последователност в левцин, а другата - в серин.

^{Връзките на различните видове дрожди и това, което кодират кодоните  CTG / CUG. Max-Plank Institute for Biophysical Chemistry, Gottingen}

Този резултат на мутацията е вреден и дори опасен за клетките. Серинът и левцинът са аминокиселини с много различни свойства, достатъчно е да се каже, че първата е хидрофобна, а втората - хидрофилна. Ето защо замяната на едната с другата в структурата на протеина може да доведе до нарушаване на функционирането му. Но учените откриват, че генома на А. asiatica коригира този недостатък: кодонът GТС се използва много рядко и почти никога, когато става въпрос за най-важните функционални области на бъдещите протеини.

Учените тази смятат, че тази особеност на случайно прекодиране е възникнала в дрождите много отдавна, преди около 100 милиона години. Впоследствие, представителите на някои видове са успели да се освободят от тази проблемна популация тРНК, ограничавайки използването на кодона GTC само за една аминокиселина, и само A. asiatica запазва елемента на случайност.

"Не е ясно защо А. asiatica са запазили това хаотично кодиране толкова дълго. Може би има редки случаи, когато тази случайност може да бъде от полза", коментира д-р Мартин Коллмар.

Още по темата

13/03/2017

Животът

Създадоха живо същество с 30% изкуствен геном

30/09/2016

Животът

Откриха алтернативен вариант на еволюцията на живота на Земята (видео)

20/08/2016

Животът

Биолозите са близо до създаването на изкуствена ДНК

09/10/2015

Физика

Нобелови награди 2015: Поправката на ДНК