Обычный эксперимент с одноклеточным организмом из пресноводного пруда привёл учёных к открытию необычного варианта генетического кода. Протист Oligohymenophorea sp. PL0344 использует два сигнала остановки синтеза белка для кодирования разных аминокислот. Результаты исследования были опубликованы в журнале PLOS Genetics в октябре 2023 года.
Организм обнаружила доктор Джейми Макгоуэн, работавшая постдокторантом в Институте Эрлхэма. Исследовательница изучала протиста, собранного в пруду на территории Оксфордских университетских парков в Англии. Изначально проект был посвящён проверке метода секвенирования ДНК, рассчитанного на анализ крайне малых объёмов генетического материала, вплоть до одной клетки.
При сборке генома выяснилось, что учёные имеют дело с ранее не описанным видом, чьи генетические инструкции устроены необычно. Кодоны TAA и TAG, которые обычно завершают производство белка, у этого организма приобрели иные функции: TAA кодирует лизин, а TAG — глутаминовую кислоту. Единственным стандартным сигналом остановки у протиста остался TGA.
Генетический код обычно работает следующим образом: участок ДНК копируется в информационную РНК, после чего рибосома считывает её по три нуклеотида. Такие тройки называются кодонами и определяют аминокислоты, из которых собираются белки. В большинстве организмов кодоны TAA, TAG и TGA служат своеобразными знаками препинания, сообщающими рибосоме о завершении синтеза.
Ранее было известно, что некоторые инфузории меняют значение стоп-кодонов. Однако TAA и TAG почти всегда сохраняли одинаковую функцию или при изменении оба начинали кодировать одну и ту же аминокислоту. «В почти каждом известном нам случае TAA и TAG изменяются одновременно. Когда они перестают быть стоп-кодонами, каждый из них кодирует одну и ту же аминокислоту», — сказала Макгоуэн, слова которой приводит ScienceDaily.
Исследователи нашли у протиста специальные гены транспортных РНК, способных распознавать изменённые кодоны, что подтвердило реальность необычной системы, а не ошибку секвенирования. Кроме того, сразу после участков, кодирующих белки, обнаружилось много кодонов TGA, которые могут служить дополнительной защитой от слишком долгого считывания. По словам Макгоуэн, открытие стало случайным результатом выбора этого протиста для проверки метода и показало, насколько мало известно о генетике одноклеточных организмов.