Исследователи из Института Эрлема в Великобритании обнаружили ранее неизвестную особенность генетического кода у микроорганизма, найденного в обычном пруду на территории Университетских парков Оксфорда. Открытие было сделано случайно в ходе испытаний новой технологии секвенирования ДНК из одной живой клетки. Объектом изучения стала инфузория из группы Oligohymenophorea, получившая временное обозначение PL0344.
Генетический код считается почти универсальным для всех живых существ, однако микроскопические эукариоты, к которым относятся простейшие, нередко демонстрируют исключения. В большинстве организмов три комбинации нуклеотидов – ТАА, ТАГ и ТГА – служат стоп-кодонами. Они работают как знаки препинания в генетических инструкциях, указывая клеточному механизму на завершение синтеза белка.
У найденной инфузории функции этих сигналов распределены иначе. Анализ генома и транскриптома показал, что роль стоп-сигнала сохранил за собой только кодон ТГА. Два других сигнала были переназначены для кодирования аминокислот: ТАА теперь отвечает за включение лизина, а ТАГ – глутаминовой кислоты. По словам руководителя исследования доктора Джейми Макгоуэна, это первый зафиксированный случай в науке, когда данные кодоны кодируют разные аминокислоты независимо друг от друга.
Ранее в научном сообществе считалось, что изменения в значениях ТАА и ТАГ происходят синхронно, так как они эволюционно связаны. В известных случаях отклонений оба этих кодона обычно начинают кодировать одну и ту же аминокислоту. Пример Oligohymenophorea sp. PL0344 опровергает представление о жесткой связке этих сигналов и демонстрирует большую гибкость фундаментальных биологических систем. Чтобы компенсировать потерю двух знаков препинания, организм использует избыточное количество кодонов ТГА, которые сосредоточены сразу за границами кодирующих участков генов.
Простейшие представляют собой крайне разнообразную группу организмов, которую трудно классифицировать по общим признакам. К ним относятся как одноклеточные амебы, так и многоклеточные морские водоросли. Инфузории, к которым принадлежит изученный вид, давно привлекают внимание генетиков своей способностью радикально менять правила считывания наследственной информации.
Дополнительные исследования подтверждают, что инфузории являются своего рода природной лабораторией генетических модификаций. У других представителей этой группы были обнаружены случаи, когда кодон ТАГ кодирует лейцин или глутамин. Это свидетельствует о том, что подобные эволюционные изменения происходили в живой природе неоднократно и независимо друг от друга. Открытие подчеркивает, насколько мало изучено генетическое разнообразие микробных сообществ даже в привычных экосистемах городского парка.
