Учёные случайно обнаружили генетический код, который нарушает правила жизни
Ранее неизвестный протист из пресноводного пруда использует стоп-кодоны TAA и TAG для кодирования двух разных аминокислот, что бросает вызов давнему представлению о работе генетического кода
Short Summary
Учёные случайно обнаружили микроскопический организм с генетическим кодом, нарушающим правило, которое исследователи считали почти универсальным. Во время тестирования новой методики секвенирования ДНК они изучили ранее неизвестного протиста Oligohymenophorea sp. PL0344, собранного из пресноводного пруда в Оксфордском университете. Два генетических сигнала, обычно обозначающих конец гена, у этого организма кодируют две совершенно разные аминокислоты: TAA — лизин, TAG — глутаминовую кислоту. При этом TGA остаётся единственным обычным стоп-кодоном. Работа была опубликована в PLOS Genetics в октябре 2023 года.
Открытие было сделано в рамках проекта, изначально направленного на проверку метода секвенирования ДНК, способного анализировать крайне малые количества генетического материала, потенциально из одной клетки. Доктор Джейми Макгоуэн из Института Эрлэма работал с учёными Оксфордского университета под руководством профессора Томаса Ричардса; они не искали эволюцию генетического кода, а пытались улучшить инструменты для изучения трудно культивируемых организмов. Протисты — крайне разнообразная и малоизученная группа эукариот, а цилиаты, к которым относится найденный организм, известны необычными вариантами генетического кода. Ранее считалось, что TAA и TAG обычно меняются тандемом и, перестав быть стоп-кодонами, кодируют одну и ту же аминокислоту; здесь же они были переназначены на две разные. Исследователи также нашли специализированные гены тРНК и необычно много TGA-стоп-кодонов после кодирующих последовательностей, что могло служить резервной системой.
Последующие исследования показали, что необычные изменения кода у цилиат не единичны. В декабре 2024 года Макгоуэн и коллеги опубликовали в PLOS Genetics результаты, согласно которым изменения независимо возникли у нескольких других линий цилиат: у трёх ранее некультивируемых видов из группы Phyllopharyngea, связанных с Северным Ледовитым и Южным океанами и данными TARA Oceans, UAG, обычно стоп-кодон, стал кодировать лейцин; ещё у Hartmannula sinica и Trochilia petrani UAG, по-видимому, кодирует глутамин. Эволюционные сравнения указывали на независимое возникновение таких изменений как минимум трижды. В марте 2026 года исследователи из Института Эрлэма и Оксфордского университета сообщили в Microbial Genomics, что при анализе всего семи некультивируемых клеток Bodo нашли три ранее неизвестные эволюционные линии с собственными бактериальными партнёрами. Вместе эти работы подчёркивают скрытое разнообразие протистов и возможность новых открытий в генетическом коде, в том числе для синтетической биологии.
Стоп-кодоны TAA и TAG переназначены на разные аминокислоты
У Oligohymenophorea sp. PL0344 TAA кодирует лизин, а TAG — глутаминовую кислоту, тогда как TGA остаётся единственным обычным стоп-кодоном
Открытие произошло случайно
Изначально исследователи тестировали метод секвенирования ДНК для анализа очень малых количеств генетического материала, а не изучали эволюцию генетического кода
Нарушено предполагаемое правило совместной эволюции TAA и TAG
Ранее почти во всех известных случаях TAA и TAG менялись вместе и при утрате функции стоп-кодона кодировали одну и ту же аминокислоту; новый пример показывает, что это не обязательно
Последующие работы выявили более широкую гибкость кода у цилиат
В 2024 году найдены независимые изменения UAG у других цилиат, а в 2026 году изучение Bodo показало скрытое разнообразие протистов
Text generated using AI
