Старт-кодоны ДНК могут быть более многочисленны, чем считалось ранее

Новое исследование ставит под сомнение давнее правило молекулярной биологии о том, что только небольшое количество последовательностей в мРНК может запускать синтез белка.

Ключевые выводы:

  • Измерения, проведенные совместной группой Национального института стандартов и технологий (NIST) и Стэнфордского университета, показали, что как минимум 47 из 64 возможных триплетных кодонов могут инициировать начало синтеза белка (трансляцию) в бактерии E. coli.
  • Ранее считалось, что эту функцию выполняют только семь кодонов (AUG, GUG, UUG).
  • Результаты будут опубликованы 21 февраля 2017 года в журнале Nucleic Acids Research.

Как пришли к открытию:

Исследование началось с неожиданного наблюдения коллеги команды, Пола Яшке. При попытке рефакторинга вируса phiX174 он заменил старт-кодоны нескольких генов на последовательности, которые не должны были запускать трансляцию (AUA и ACG). Однако экспрессия этих генов не прекратилась.

Это заставило ведущего автора Ариэля Хехта и его коллег задаться вопросом: а действительно ли кто-то когда-либо систематически проверял, можно ли начать трансляцию со всех 64 кодонов? Обзор литературы показал, что нет.

Методология:

В отличие от генетиков 1950-60-х годов, у современных ученых есть мощные инструменты для измерений внутри клеток:

  • Зеленый флуоресцентный белок (GFP) из медуз.
  • Нанолюцифераза из глубоководных креветок. Оба белка излучают свет при экспрессии в клетках, что позволяет с высокой точностью детектировать начало синтеза белка.

Используя эти инструменты, команда Joint Initiative for Metrology in Biology (JIMB) измерила инициацию трансляции в E. coli для всех 64 кодонов и обнаружила сигнал от 47 из них.

Значение и перспективы:

  • Открытие предполагает, что «грамматика» ДНК может быть сложнее, чем мы представляли.
  • По словам профессора Стэнфорда Дрю Энди, это указывает на целый новый уровень понимания молекулярных процессов в клетке.
  • Однако авторы подчеркивают, что это лишь первый шаг, и результаты для E. coli нельзя без проверки экстраполировать на другие организмы.
  • Ариэль Хеч предполагает, что в принципе все 64 кодона могут быть стартовыми — вопрос лишь в чувствительности методов измерения.

Исследование призывает научное сообщество к пересмотру устоявшихся догм и дальнейшему изучению фундаментальных механизмов генетического кода.

2017-02-21