Naukowcy odkryli nieoczekiwaną zmienność genetyczną u nowego gatunku protistów, co podważa ugruntowaną wiedzę na temat translacji DNA na białko i podkreśla tajemnice, które wciąż skrywa natura.
Naukowcy testujący nową metodę sekwencjonowania pojedynczych komórek nieoczekiwanie zmienili nasze rozumienie zasad genetyki.
Genom protisty ujawnił pozornie wyjątkową odmianę… DNA Symbol wskazuje koniec genu, wskazując, że potrzebne są dalsze badania, aby lepiej zrozumieć tę zróżnicowaną grupę organizmów.
Doktor Jamie McGowan, naukowiec ze stopniem doktora w Earlham Institute, przeanalizował sekwencję genomu mikroorganizmu – protisty – wyizolowanego ze słodkowodnego stawu w parkach Uniwersytetu Oksfordzkiego.
Celem tej pracy było przetestowanie rurociągu sekwencjonowania DNA do pracy z bardzo małymi ilościami DNA, takimi jak DNA z pojedynczej komórki. Dr McGowan współpracował z zespołem naukowców z Earlham Institute oraz z grupą profesora Thomasa Richardsa w Earlham Institute. Oxford University.
Nieoczekiwane odkrycia genetyczne u protistów
Jednak gdy badacze przyjrzeli się kodowi genetycznemu, okazało się, że protisty Hymenoforia sp. PL0344 okazał się nowatorski Klasyfikować Z nieoczekiwaną zmianą w sposobie translacji jego DNA na białka.
„To szczęście, że wybraliśmy te protisty do przetestowania naszej linii sekwencji. Pokazuje to, co tam jest i podkreśla, jak mało wiemy o genetyce protistów” – stwierdził dr McGowan.
Trudno wypowiadać się na temat protistów jako grupy. Większość z nich to jednokomórkowe mikroskopijne organizmy, takie jak ameby, algi i okrzemki, ale są też większe wielokomórkowe protisty – takie jak wodorosty, śluzowce i krasnorosty.
„Definicja protisty jest luźna – jest to w zasadzie każdy organizm eukariotyczny, który nie jest zwierzęciem, rośliną ani grzybem” – powiedział dr McGowan. „Jest to oczywiście bardzo ogólne, ponieważ protisty to bardzo zmienna grupa.
„Niektóre są blisko spokrewnione ze zwierzętami, inne z roślinami. Są myśliwi i ofiary, pasożyty i żywiciele, pływacy i opiekunowie, a są też tacy, którzy mają zróżnicowaną dietę, podczas gdy inni dokonują fotosyntezy. Zasadniczo możemy wyprodukować bardzo niewiele uogólnienia.”
Firmy rzęskowe i zmiany w kodzie genetycznym
Hymenoforia sp. PL0344 to rzęski. Te pływające protisty można zobaczyć pod mikroskopem i można je znaleźć niemal wszędzie, gdzie jest woda.
Rzęski są punktami zapalnymi zmian w kodzie genetycznym, w tym zmiany przypisania jednego lub większej liczby kodonów stop – kodonów TAA, TAG i TGA. U prawie wszystkich organizmów te trzy kodony stop służą do wskazania końca genu.
Zmiany w kodzie genetycznym są niezwykle rzadkie. Spośród kilku zgłoszonych do tej pory wariantów kodu genetycznego, kodony TAA i TAG zawsze mają tę samą translację, co sugeruje, że ich ewolucja jest sprzężona.
„W prawie każdym innym znanym nam stanie TAA i TAG zmieniają się w tandemie” – wyjaśnił dr McGowan. „Jeśli nie są to kodony stop, każdy z nich określa tę samą grupę aminową kwaśny„.
Nieprawidłowości w translacji DNA
DNA jest jak plan budynku. Sam w sobie niczego nie robi, a raczej dostarcza instrukcji dotyczących pracy, którą należy wykonać. Aby gen zadziałał, należy „odczytać” jego plan, a następnie włączyć go do cząsteczki wywołującej efekt fizyczny.
Aby DNA mogło zostać odczytane, jest ono najpierw kopiowane do pliku RNA Kopiuj. Kopia ta jest przenoszona do innego obszaru komórki, gdzie jest tłumaczona AminokwasyKtóre łączą się, tworząc trójwymiarową cząsteczkę. Proces translacji rozpoczyna się od kodonu start DNA (ATG) i kończy się na kodonie stop (zwykle TAA, TAG lub TGA).
W Hymenoforia sp. PL0344, TGA działa jedynie jako kodon stop – chociaż dr McGowan odkrył, że w DNA rzęsek jest więcej kodonów TGA niż oczekiwano, co uważa się za kompensujące utratę dwóch pozostałych. Zamiast tego TAA określa lizynę, a TAG określa kwas glutaminowy.
„To bardzo niezwykłe” – stwierdziła dr McGowan. „Nie jesteśmy świadomi żadnego innego przypadku, w którym te kodony stop są połączone z dwoma różnymi aminokwasami. Łamie to niektóre zasady, które, jak sądziliśmy, znaliśmy na temat translacji genów – uważano, że te dwa kodony są sparowane.”
„Naukowcy próbują opracować nowe kody genetyczne, ale istnieją one również w naturze. Istnieją wspaniałe rzeczy, które możemy znaleźć, jeśli ich poszukamy.
– Albo, w tym przypadku, kiedy ich nie szukamy.
Odniesienie: „Identyfikacja niekanonicznego jądrowego kodu genetycznego rzęsek, w którym UAA i UAG kodują różne aminokwasy”: Jamie McGowan, Estelle S. Killias, Elizabeth Allacid, James Lipscomb, Benjamin H. Jenkins, Karim Gharbi, Jamie J. Kethakuttil, Ian C. Macaulay, Sianna MacTaggart, Sally D. Waring, Thomas A. Richards, Neil Hall i David Swarbrick, 5 października 2023 r., Genetyka PLOS.
doi: 10.1371/journal.pgen.1010913
Badania te zostały sfinansowane przez Wellcome Trust w ramach projektu Darwin Tree of Life i wspierane przez fundusze podstawowe dla Instytutu Earlham z Rady ds. Badań nad Biotechnologią i Naukami Biologicznymi (BBSRC), będącej częścią UKRI.