A genetikai kód lehetővé teszi a különböző értelmezések
A genetikai kód alapján mindegyik levelezés kodonok (nukleotid triplettek) egy bizonyos aminosav. Ez a szabály, amely úgy tűnt megbonthatatlan nem fellépett a csillós Euplotes, amelyben egy és ugyanaz a gén UGA kodont kódolhat két különböző aminosav - a cisztein vagy a szeleno-cisztein. Az igazi értelmében az egyes adott kodon UGA határozzuk speciális szabályozási nukleotidok szekvenciáját a nem kódoló gén részét alkotják.
A standard genetikai kódját. A központi kör megfelel az első betű egy kodon (nukleotid triplett), közepes - a második betű, a külső - a harmadik. Kívül a közösség kapnak 20 standard aminosav által kódolt megfelelő hármasok. Közel kodonok UGU és UGC, kódoló cisztein (Cys), három stop kodonokat kódoló fehérjeszintézis megszűnése: UAA, UAG és UGA. Az utolsó ilyen stop kodon „kombinációban” kódolja szelenociszteint, míg csillósok Euplotes ez nem egy stop kodon, és az alapértelmezett kódolást cisztein
Szeleno-cisztein (a szeleno-cisztein) - szabványos „nulla” aminosav, amely eltér a hagyományos cisztein, hogy ahelyett, hogy egy kénatom a struktúrájában tartoznak a szelén atom. Szeleno-cisztein egy kötelező komponense több fontos enzimek állatokban (beleértve az embert), protozoonok, baktériumok és archaea. Fehérjék tartalmazó szelenociszteint, úgynevezett szelenoproteinek (szelenoproteinek). A humán genom tartalmaz több mint 20 szeleno-protein gén, így a szelén lényeges komponensek bevezetését, és annak hiánya az étrendben okoz különböző betegségek.
A standard genetikai kód, de lehetővé teszi, hogy kódolni csak húsz „kanonikus” aminosavak, és kódolja a huszonegyedik, az evolúció kellett menni a trükk. Ahhoz, hogy kódolják a szeleno-cisztein a UGA kodont, amely alapértelmezés szerint a stop kodon, hogy van, jelzi a végén a fehérje szintézise molekula. Azonban, ha a kódoló régiót a gén specifikus nukleotid szekvenciához, hogy hívják SECIS (szelenociszteint inszerciós szekvencia), a fehérje szintézis-berendezésben értelmezi kódoló kodon UGA szelenociszteint.
Az organizmusok, a genom amelyek szelenoproteinek gének, van egy speciális selenoproteinovaya transzfer RNS, amely felismeri UGA kodont használó annak komplementer antikodont UCA. SECIS szekvencia a transzkripció során szereplő messenger RNS alapján szintetizált selenoproteinovogo gént. Ha egy készítmény templát-RNS, SECIS dob egy különleges háromdimenziós szerkezet - „hajtű” két fűzőkarika (lásd ábra.), Amely arra szolgál, mint egy jel arra kényszerítve a fehérjeszintézis csatlakoztatott szerkezet kodon UGA transzfer RNS hordozó szelenociszteint.
Anton Turanov és Vadim Gladyshev a University of Nebraska (Lincoln, USA) és munkatársai több amerikai kutatóintézetek tanulmányozták a mechanizmus a kódolási szelenociszteint a csillós egysejtűek Euplotes. Ez csillós Érdekes, hogy ellentétben más csillósok és a legtöbb élőlény, a „default” kodon UGA nem egy stop kodon kódol cisztein. A kutatók gondolták, hogy ha van Euplotes szelenoproteinek, ez a ázalag lehet az egyetlen test, amely ugyanazt a nukleotid-triplet kódolás, a szövegkörnyezettől függően, két különböző aminosav.
A genom csillós Euplotes talált nyolc kódoló gének szelenoproteinek. A nem kódoló része mindegyikük rendelkezik egy szabályozó szekvenciát Secis, amely „magyarázza” a sejtbe, amely a UGA kodonok a gén kódol szelenociszteint (más alapértelmezett UGA kodonok kódolják cisztein). Az ábra mutatja a szerkezetét SECIS szabályozó szekvenciák mind a nyolc gének (a fenti - a gén nevek). Ez a konfiguráció vesz SECIS után előforduló transzkripció és SECIS csatlakozott a hírvivő RNS
Így kiderült. A kutatók azt találták, genomjában nyolc Euplotes szelenoprotein géneket, amelyek mindegyike rendelkezik egy SECIS szekvenciát és legalább egy kodon UGA. A négy ilyen géneket találtunk egynél több ilyen kodon. Mint kiderült, csak az egyik UGA-kodon az egyes gén kódol szelenociszteint. A maradék sejt értelmezi a kódolási cisztein. Így, UGA kodont Euplotes kódolhat két különböző aminosavat, még egyazon gént.
gén szerkezete ETR1, az enzimet kódoló tioredoxin-reduktáz. Színes függőleges csíkok ábrázolt elrendezésben a kódoló kodonok cisztein (UGU - kék csíkos, UGC - zöld, UGA - piros). Többszínű betűk C fölött kodonokat jelzi, hogy a kodon kódol cisztein. A jobb szélső legközelebb a SECIS UGA kodont kódol szelenociszteint (U). Ábra. A további anyagokat, hogy a tárgyalt A Science
A nukleáris genom Euplotes talált három gén transzfer RNS, amely felismeri a kodon UGA: selenotsisteinovaya tRNS-t és két változata a cisztein tRNS. A mitokondriális genom Euplotes kodon UGA kódol a triptofán, és az ennek megfelelően van is egy negyedik, triptofán mitokondriális tRNS felismeri a kodon.
Hogy milyen universal szelenociszteint kódolási mechanizmus különböző organizmusokban, a kutatók átültetett géneket selenoproteinovye csillósok (a SECIS szekvenciák) a humán embrionális őssejtek. Kiderült, hogy az emberi fehérjeszintézist berendezés megfelelően érti az UGA kodon génekben csillósok, amelyek kódolják szelenociszteint. Az emberi sejtek sikeresen szintetizált szelenoproteinek alapú csillósok géneket az emberi selenotsisteinovuyu tRNS. Azonban ez csak a csillósok selenoproteinovymi géneket alkotnak, amelyek kodon UGA egy, és ez kódolja szeleno-cisztein. Megbotlott a kodon UGA, kódoló csillós cisztein, humán sejtek úgy értelmezik, mint egy stopkodont, és befagyasztjuk egy fehérje szintézisét molekula. Ami érthető, mert az embernek nincs cisztein tRNS, amely felismeri a kodon UGA.
A kutatók azt is próbálták meghatározni, hogy a sejt tudja, melyik az UGA kodon egy adott gén kell értelmezni, hogy a cisztein, és néhány - mint selenotsisteinovye. Mint kiderült, ez attól függ, SECIS szerkezetét. Minden változatot SECIS szekvencia azt mutatja, a sejt részét egy jól meghatározott gént a több tíz nukleotid hosszúságú, amelyen belül az összes UGA kodont értelmezni selenotsisteinovye. Ezen a régión kívül UGA kodon kezelik értékük szerint „default”: csillósok - mint a cisztein, egy személy - mint a stop kodon.
A szerkezet-SECIS szekvenciát függ a távolság a végrésze a gén lesz található, amelyen belül minden UGA szelenociszteint kerül adásba. Az érték a finom különbségek szerkezete SECIS egyformán érteni ázalag és humán sejtek. Ahhoz, hogy megtalálja az összes e, a kutatók célja, és beiktatjuk a humán sejtek különböző módosított kiviteli alakokban selenoproteinovyh gének (áthelyezték helyről a másikra kodon UGA, helyébe SECIS egyik megvalósítási mód szerint a másik, és így tovább. D.).
Így, a genetikai kód, „normál” kódolásához használatos 20 aminosavat, meg lehet hosszabbítani, ha szükséges. Emellett a szeleno-cisztein, amely tekinthető a 21 th aminosav, van egy 22. - pirrolizin (pirrolizin). Tagja több fontos enzimek szervezetekre is, amelyek az egyik legrégebbi a világon - Archean metanogének (lásd metanogenezis.). Pirrolizin például szeleno-cisztein van kódolva kanonikus stopkodont, de más (UAG), és együtt is egy speciális szabályozási „hajtű” a nem-kódoló régiót a gén.
Talán ezek a furcsa, nem kanonikus aminosavakat kódoló eljárások segíthetnek fényt deríteni a rejtélyt a származási, a genetikai kód. A cikk nem mondja ki, hanem azért, mert feltételezhető, hogy az evolúció során a konkrét mechanizmusok polipeptidek szintézise az RNS-világ, és szigorúan megfeleltetést kodonok között és az aminosavak azonnal keletkező, és első teljes genetikai kódját tartott „a nyomában.”