Необычное открытие сделали при изучении одноклеточного организма Oligohymenophorea sp. PL0344, найденного в пресноводном водоеме на территории Оксфордского университета.

Ученые выяснили, что два кодона, которые у большинства организмов служат сигналами остановки синтеза белка, здесь выполняют совсем другие функции.

<h3>Открытие, которого не ждали</h3>

Исследователи тестировали метод работы с очень небольшими количествами генетического материала, в том числе с отдельными клетками. Необычный генетический код обнаружили случайно: изначально эксперимент вовсе не был посвящен поиску исключений из правил трансляции.

Объектом оказался представитель инфузорий — одноклеточных эукариот, многие из которых передвигаются с помощью многочисленных ресничек.

При анализе генома ученые заметили, что организм интерпретирует некоторые генетические сигналы иначе, чем подавляющее большинство известных живых существ.

<h3>Как клетка читает генетический код</h3>

Информация о строении белков записана в ДНК. Сначала нужный участок переписывается в молекулу информационной РНК, а затем рибосома считывает ее последовательность блоками по три нуклеотида — кодонами.

Большинство кодонов соответствует определенным аминокислотам, из которых клетка собирает белки.

Однако существуют и специальные стоп-кодоны. Они не обозначают аминокислоту, а сообщают рибосоме, что синтез белковой цепи нужно завершить.

В стандартном генетическом коде такими сигналами служат UAA, UAG и UGA в РНК. В ДНК им соответствуют последовательности TAA, TAG и TGA.

Генетический код у разных организмов очень похож, хотя отдельные исключения давно известны. Особенно много необычных вариантов встречается среди инфузорий.

<h3>Два сигнала получили новые функции</h3>

У Oligohymenophorea sp. PL0344 исследователи обнаружили особенно необычную комбинацию.

Кодон UAA, который обычно служит сигналом остановки трансляции, здесь соответствует аминокислоте лизину. UAG, также обычно выполняющий роль стоп-сигнала, кодирует другую аминокислоту — глутаминовую кислоту.

Обычным стоп-кодоном при этом остается UGA.

Главная особенность заключается в том, что UAA и UAG получили разные функции. Ранее при подобной перестройке они, как правило, меняли значение вместе и начинали кодировать одну и ту же аминокислоту.

Новый пример показывает, что такое ограничение не является обязательным.

<h3>Как клетка избегает ошибок</h3>

Чтобы необычная система работала, клетке необходимо правильно распознавать изменившиеся кодоны.

Исследователи обнаружили соответствующие транспортные РНК. Именно тРНК доставляют нужные аминокислоты к рибосоме во время синтеза белка.

В геноме также оказалось много кодонов UGA рядом с концами белок-кодирующих последовательностей.

Ученые предполагают, что такое расположение может служить дополнительной защитой. Если рибосома случайно пройдет основной участок завершения трансляции, следующий стоп-сигнал поможет остановить синтез и не позволит белковой цепи стать слишком длинной.

<h3>Почему инфузории так интересны генетикам</h3>

Инфузории давно известны разнообразием вариантов генетического кода.

У разных представителей этой группы стоп-кодоны неоднократно меняли свое значение в ходе эволюции и начинали соответствовать аминокислотам.

Анализ Oligohymenophorea sp. PL0344 показывает, что подобные изменения могли возникать независимо в разных эволюционных линиях.

Почему именно инфузории особенно часто демонстрируют такие перестройки генетического кода, пока окончательно не ясно.

<h3>Почему открытие важно</h3>

Результат не означает, что генетический код хаотичен или что каждый организм использует собственный набор правил.

Для подавляющего большинства живых существ основные принципы кодирования белков остаются почти универсальными.

Однако редкие исключения помогают понять, насколько гибкой может быть система, лежащая в основе работы клеток.

Такие находки важны и для синтетической биологии, где ученые пытаются искусственно изменять генетический код клеток, чтобы создавать белки с новыми свойствами.

История Oligohymenophorea sp. PL0344 показывает, что даже обычный образец воды из пруда может скрывать генетическую систему, способную изменить представления о том, насколько разнообразными могут быть механизмы считывания наследственной информации.