Эволюционные изменения генетического кода дрожжей

Дрожжи — одни из важнейших микроорганизмов в биотехнологии. Saccharomyces cerevisiae — лишь один из более чем 1500 видов дрожжей. Исследователи изучают «нестандартные» виды, чтобы использовать их физиологию и генетические особенности для создания заменителей пальмового масла, этанола и кормов.

Генетический код в ядерных геномах считается стабильным, но встречаются редкие изменения. До 2016 года единственным известным примером у эукариот была перекодировка кодона CUG с лейцина на серин у почкующихся дрожжей.

В 2016 году исследователи обнаружили ещё одно изменение у дрожжей Pachysolen tannophilus. Как сообщалось в PNAS, кодон CUG в этом виде кодирует аланин, а не серин. Это был второй известный случай перекодировки смыслового кодона.

В новом исследовании, опубликованном в Nature Communications, учёные проанализировали геномы 52 видов дрожжей. В выборке обнаружились все три варианта значения кодона CUG: CUG-Ser, CUG-Ala и стандартный CUG-Leu.

Авторы предполагают, что нестабильность кодона CUG у дрожжей вызвана естественным отбором под действием токсина, нацеленного на предковую tRNA^Leu(CAG). Источником токсина могли быть вирусоподобные элементы (VLE), или «плазмиды-убийцы», кодирующие токсин и антитоксин. Согласно гипотезе, VLE с токсином, специфичным к tRNA^Leu(CAG), инфицировал общего предка пяти клад дрожжей. В ответ линии дрожжей либо изменили генетический код, либо модифицировали набор генов tRNA^Leu. Если гипотеза верна, эти изменения представляют собой мощный защитный механизм.