У біології існує правило, яке десятиліттями вважалося непорушним: генетичний код має бути точним. ДНК переписується в РНК, а та — у білки за чіткими інструкціями. Кожен із 61 кодону (трійки нуклеотидів) відповідає або певній амінокислоті, або сигналу «стоп», який зупиняє синтез білка. Будь-яка плутанина в цьому процесі, за класичними уявленнями, мала б бути фатальною для організму.
Та вчені з Каліфорнійського університету в Берклі виявили істоту, яка ламає це фундаментальне правило. Йдеться про архею Methanosarcina acetivorans — мікроорганізм, що виробляє метан і спокійно виживає з «нечітким» генетичним кодом. Дослідження опубліковане в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Кодон із двома значеннями
У більшості форм життя кодон має лише одне значення. Наприклад, UAG зазвичай є стоп-кодоном — сигналом завершити побудову білка. Проте в Methanosarcina acetivorans цей самий кодон іноді читається зовсім інакше — як рідкісна амінокислота піролізин, яка потрібна мікроорганізму для створення ферментів, що допомагають перетравлювати певні речовини.
Фактично, UAG у цієї археї працює як «розвилка»: або зупинити синтез білка, або продовжити його, додавши піролізин. І, що найдивовижніше, організм чудово справляється з обома варіантами.
Не помилка, а особливість
«З погляду класичної біології така неоднозначність мала б шкодити, адже клітина отримує випадковий набір білків», — пояснює співавторка дослідження Діпті Наяк. Але результати показують інше: для цього мікроорганізму невизначеність — не баг, а функція.
Попередні дані свідчать, що вибір між «стоп» і піролізином не зовсім випадковий. Коли в клітині багато піролізину, кодон UAG частіше «читається» як амінокислота. Якщо ж її бракує, той самий кодон працює як сигнал завершення. Таким чином, архея гнучко підлаштовує синтез білків під умови середовища.
Чому це важливо для людини
На перший погляд, відкриття стосується лише екзотичних мікроорганізмів. Але археї відіграють важливу роль і в людському організмі — зокрема, допомагають виводити метиламіни та підтримувати здоров’я печінки. Розуміння того, як працює їхня «нечітка» молекулярна машина, може мати практичне значення.
Більше того, ці результати відкривають нові горизонти для медицини. У майбутньому вчені можуть спробувати свідомо запроваджувати подібну гнучкість у генній терапії. Це потенційно допоможе лікувати захворювання, спричинені передчасними стоп-кодонами, наприклад деякі форми муковісцидозу.
Відкриття Methanosarcina acetivorans показує: навіть фундаментальні закони біології можуть бути