Британские учёные случайно обнаружили в пруду парка Оксфордского университета микроорганизм, который считывает ДНК не так, как большинство живых существ на Земле. Это открытие ставит под сомнение устоявшиеся представления о работе генетического кода.
Исследователи из Института Эрлхэма и Оксфордского университета изучали одноклеточного протиста вида Oligohymenophorea sp. PL0344. Выяснилось, что два генетических сигнала, которые в норме останавливают синтез белка в клетке, у этого организма приобрели новые функции. Более того, они стали кодировать две разные аминокислоты, что ранее считалось невозможным из-за предполагаемых эволюционных ограничений.
Находка была сделана во время испытания нового метода секвенирования ДНК, рассчитанного на анализ крайне малого количества генетического материала. Команда под руководством Джейми Макгоуэна не ставила целью изучать эволюцию генетического кода – протист из пруда был выбран лишь для отработки технологии. Когда учёные проанализировали его геном, они обнаружили аномалию.
В генетическом коде большинства организмов есть так называемые стоп-кодоны – триплеты нуклеотидов (TAA, TAG и TGA), которые служат для клетки сигналом прекратить сборку белковой молекулы. У найденного протиста кодоны TAA и TAG не останавливают синтез, а кодируют аминокислоты лизин и глутаминовую кислоту соответственно. При этом единственным стоп-сигналом остался кодон TGA.
До сих пор в тех редких случаях, когда кодоны TAA и TAG меняли свою функцию, они всегда кодировали одну и ту же аминокислоту. Считалось, что их эволюция тесно связана. Новый организм стал первым известным примером, где эти два сигнала развивались независимо. Дальнейший анализ показал, что для такой работы клетка использует специализированные транспортные РНК, а для подстраховки от ошибок – большое количество резервных стоп-кодонов TGA.
Это открытие не оказалось единичным случаем. Последующие исследования, опубликованные в 2024 году, выявили и другие виды инфузорий из арктических и антарктических вод, у которых стоп-кодоны также были перепрограммированы, причём независимо друг от друга. Это подтверждает, что генетический код обладает большей гибкостью, чем принято было думать.
Полученные данные важны не только для фундаментальной науки. Понимание естественных вариаций генетического кода может помочь в развитии синтетической биологии, где учёные пытаются создавать организмы с изменённым геномом для производства новых белков или придания клеткам уникальных свойств.
