Studija u PNAS pokazuje da metanogena arheja Methanosarcina acetivorans ponekad tumači kodon UAG kao stop, a ponekad kao kodon za pirrolizin. Dostupnost pirrolizina u ćeliji utiče na to koji će se tumač primeniti, što omogućava stvaranje različitih proteina iz iste RNK. Nalaz menja pretpostavku da svaki kodon ima jedinstveno značenje i ima potencijalne implikacije za mikrobiom i gensku terapiju, ali su potrebna dalja istraživanja.
Arheja Koja Menja Pravila Genetskog Koda: UAG Ponekad Stop, Ponekad Pirrolizin
This Creature Breaks a Major Rule of BiologyARTUR PLAWGO / SCIENCE PHOTO LIBRARY - Getty Images
Nova studija otkriva da jedna metanogena arheja može tumačiti uobičajeni „stop“ kodon na dva različita načina — ponekad kao signal za prekid sinteze proteina, a ponekad kao kodon koji ubacuje retku amino-kiselinu pirrolizin. To remeti dugogodišnje pretpostavke o strogo jedinstvenom značenju svakog kodona u genetskom kodu.
Kako funkcioniše prevod genetskog koda
Osnovni proces je jednostavan: DNK se prepisuje u RNK, a RNK se prevodi u proteine. Prevodi se oslanjaju na 61 kodon koji određuje koje amino-kiseline će biti ugrađene i na tri stop kodona (UAA, UAG i UGA) koji zaustavljaju sintezu proteina. Tradicionalno se smatralo da svaki kodon ima jednu stabilnu funkciju — ili kodira određenu amino-kiselinu ili signalizuje završetak prevoda.
Šta su otkrili istraživači
Istraživači sa University of California, Berkeley, objavili su rad u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) koji pokazuje da Methanosarcina acetivorans ponekad tumači kodon UAG kao stop, a ponekad kao kodon za uvođenje pirrolizina u proteinski lanac. Glavna autorka Katie Shalvarjian (sada na Lawrence Livermore National Laboratory) i tim primećuju ovu dvosmislenost u prevodu, dok je Dipti Nayak (UC Berkeley) istakla da, iako bi ambiguitet u genetskom kodu očekivano bio štetan, u ovom slučaju izgleda da predstavlja adaptivnu prednost.
"Objektivno, ambiguitet u genetskom kodu bi trebalo da bude štetan... Međutim, biološki sistemi su mnogo dvosmisleniji nego što im to pripisujemo i ta dvosmislenost je zapravo svojstvo — nije greška," rekao je Dipti Nayak.
Mogući mehanizmi i posledice
Preliminarni podaci ukazuju da izbor između "stop" i "ubacivanja pirrolizina" nije sasvim nasumičan: kada je pirrolizin dostupan u većoj meri u ćeliji, UAG se češće interpretira kao kodon koji ubacuje tu amino-kiselinu i prevod se nastavlja; kad je pirrolizin oskudan, UAG češće deluje kao stop, što rezultira kraćim proteinima. Neka zapažanja u studiji takođe ukazuju da bi i kodon UGA mogao ponekad pokazivati sličnu fleksibilnost, ali glavna dokumentovana dvosmislenost odnosi se na UAG.
Ovo otkriće ima važne implikacije: pirrolizin pomaže metanogenim arhejama da prave enzime za razgradnju određenih supstrata, što utiče na njihove metaboličke sposobnosti. Takođe, razumevanje ovakve fleksibilnosti može biti relevantno za proučavanje ljudskog mikrobioma — arheje u crevima i jetri pomažu u uklanjanju metilamina i drugim metabolickim procesima — i otvara mogućnosti u modifikaciji načina na koji ćelije tumače stop kodone u kontekstu genetskih terapija (npr. lečenje bolesti uzrokovanih preuranjenim stop kodonima).
Ograničenja i dalje perspektive
Iako su rezultati uzbudljivi, oni su pretežno zasnovani na arhejskim organizmima i zahtevaju dodatna istraživanja da bi se utvrdilo koliko su takvi mehanizmi rasprostranjeni i primenjivi na druge vrste, uključujući ljudske ćelije. Autori upozoravaju da je reč o preliminarnim nalazima koji otvaraju nova pitanja o evoluciji i regulaciji prevoda genetskog koda.
Ukratko, studija menja shvatanje genetskog prevoda kao apsolutno fiksnog sistema i istovremeno predlaže nove puteve za istraživanje funkcija mikroba i eventualnih terapijskih pristupa.
Pomozite nam da budemo bolji.
