Дивергентная ДНК: случайное открытие, потрясшее генетику

Ученые, тестирующие новый метод секвенирования отдельных клеток, в своем новаторском исследовании сделали неожиданное генетическое открытие, которое ставит под сомнение наши представления о правилах генетики. В геноме протиста, микроскопического организма, обнаружено уникальное расхождение в коде ДНК, сигнализирующее о конце гена. Эта находка требует дальнейших исследований для более глубокого понимания генетики этих разнообразных организмов.

Исследование проводилось под руководством доктора Джейми Макгоуэна, постдокторанта Института Эрлхема, в сотрудничестве с группой профессора Томаса Ричардса из Оксфордского университета. Группа проанализировала последовательность генома протиста Oligohymenophorea sp. PL0344, который был выделен из пресноводного пруда в парке Оксфордского университета. Изначально целью исследования было протестировать технологию секвенирования ДНК, предназначенную для работы с минимальным количеством ДНК, например, из одной клетки.

К своему удивлению, исследователи обнаружили, что Oligohymenophorea sp. PL0344 демонстрирует необычные изменения в том, как ее ДНК транслируется в белки. Доктор Макгоуэн выразил свое удивление, заявив: "Это просто удача, что мы выбрали именно этого протиста для тестирования нашей системы секвенирования, и это просто показывает, что есть на свете, подчеркивая, как мало мы знаем о генетике протистов".

Протисты - это весьма разнообразная группа организмов, включающая как микроскопические одноклеточные организмы, такие как амебы, водоросли и диатомовые водоросли, так и более крупные многоклеточные организмы, такие как ламинарии, слизевые плесени и красные водоросли. Определение протистов представляет собой сложную задачу из-за их огромной изменчивости. Д-р Макгоуэн пояснил: "Определение протиста весьма расплывчато - по сути, это любой эукариотический организм, не являющийся животным, растением или грибом. Очевидно, что это очень общее определение, и это объясняется тем, что протисты - чрезвычайно изменчивая группа. Некоторые из них более тесно связаны с животными, другие - с растениями. Мы можем сделать очень мало обобщений".

Протист Oligohymenophorea sp. PL0344 относится к группе цилиат - плавающих протистов, которых можно наблюдать под микроскопом и которые встречаются в различных водных средах. Известно, что у цилиат происходят изменения генетического кода, включая перестановку стоп-кодонов, сигнализирующих о завершении гена, у других организмов.

Вариации генетического кода встречаются крайне редко, однако в ходе исследования было обнаружено, что у Oligohymenophorea sp. PL0344 произошло расхождение кодонов TAA и TAG, которые обычно являются стоп-кодонами. В большинстве случаев эти кодоны имеют одинаковую трансляцию, что говорит о том, что их эволюция сцеплена. Доктор Макгоуэн пояснил: "Практически во всех известных нам случаях TAA и TAG изменяются в тандеме. Когда они не являются стоп-кодонами, каждый из них определяет одну и ту же аминокислоту".

Обнаружение этой генетической аномалии ставит под сомнение наше понимание трансляции ДНК. ДНК служит в качестве чертежа, содержащего инструкции для клеточных процессов. Для того чтобы ген оказал свое влияние, его схема должна быть транскрибирована в РНК-копию, а затем переведена в аминокислоты, которые собираются в функциональную молекулу. Процесс трансляции начинается со стартового кодона ДНК (ATG) и заканчивается стоп-кодоном (обычно TAA, TAG или TGA).

Эта неожиданная находка подчеркивает сложность и разнообразие жизни на Земле. Оно подчеркивает необходимость дальнейших исследований для раскрытия тайн протистов и их уникальных генетических характеристик. В заключение д-р Макгоуэн сказал: "Это открытие подчеркивает, как мало мы знаем о генетике протистов. Оно открывает совершенно новые возможности для будущих исследований".