Генетический код — правила переписывания ДНК в РНК и белок — почти не различается у самых разных организмов. Однако иногда в нем возникают отдельные отклонения, которые особенно характерны для протистов-инфузорий. Авторы новой статьи совершенно случайно обнаружили у Oligohymenophorea sp. PL0344 (описанный ими вид из этой группы) уникальную смену смысла сразу двух стоп-кодонов, которые обычно прекращают синтез белка.
Правила переписывания ДНК в РНК и далее белок, которые ставят в строгое соответствие участки их последовательностей, называют генетическим кодом. Он определяет значение всех 64 трехбуквенных сочетаний в нуклеиновой кислоте — это либо 20 основных аминокислот, либо сигналы начала и прекращения синтеза белка.
Почти все живые существа и даже «не вполне живые» вирусы используют один и тот же генетический код. Это отражает его необычайную древность, ведь он присутствовал в готовом виде уже у самых ранних общих предков всего живого. И все же иногда по не вполне понятным причинам в генетическом коде возникают отклонения: отдельные «слова» (кодоны) изменяют свой смысл и начинают, например, кодировать другую аминокислоту вместо исходной.
Особенно часто этим отличаются ресничные, или инфузории — сложноорганизованные микробы-эукариоты, которые шустро плавают за счет множества ресничек (цилей) на поверхности или ловят ими добычу, сидя на дне. Инфузории вновь выделились своим особым генетическим кодом в статье для PLOS Genetics, причем вышло это совершенно случайно.
Авторы исследования просто искали объект для проверки нового метода секвенирования геномов. Для этого они отправились к ближайшему пруду в университетском парке и наловили протистов, то есть одноклеточных эукариот. Организм оказался представителем ранее неизвестного вида — он получил рабочее название Oligohymenophorea sp. PL0344. К радости ученых, рутинная проверка алгоритмов обернулась открытием.
Для начала авторы отметили, что в кодирующих областях генов новой инфузории много кодонов TAA и TAG, которые обычно используются как стоп-кодоны и прекращают синтез белка. Это могло означать лишь одно: оба изменили свой смысл и теперь кодируют какую-то аминокислоту.
Анализ белковых последовательностей Oligohymenophorea sp. PL0344 помог понять, что TAA в его геноме кодирует лизин, а TAG — глутаминовую кислоту. Это совершенно уникальный случай, когда два очень похожих стоп-кодона не просто изменили смысл, но сделали это по-разному. Были известны лишь случаи, когда оба стали кодировать одну и ту же аминокислоту.
Выходит, у необычной инфузории в качестве такового работает всего один стоп-кодон TGA, который к тому же способен кодировать особую, 21-ю аминокислоту — селеноцистеин.
Случайность нового открытия подчеркнула, насколько мало мы пока знаем о генетике протистов. Не приходится сомневаться, что множество подобных сюрпризов только ждут своего часа в каком-то пруду, луже или почве.