Több nyelven beszél a mikrobiális DNS

Egy baktériumokon végzett átfogó kutatás eredményei szerint a mikrobák világában a genetikai kód korántsem tekinthető univerzálisnak: ezekben az élőlényekben ugyanis egyes bázishármasok mást jelentenek, mint a többi organizmusban.

Több nyelven beszél a mikrobiális DNS

A Föld összes organizmusa az egészen mostanáig univerzálisnak hitt genetikai kód alapján építi fel fehérjéit. A kód univerzális volta annyit jelent, hogy elviekben a kód egy-egy eleme minden élőlényben ugyanarra azt jelenti, vagyis egy adott nukleotid-hármas mindenütt ugyanazt az aminosavat kódolja. Bár néhány kivételről eddig is tudtak a szakértők, ezeket többnyire valamiféle ritka evolúciós anomáliaként magyarázták, amely csak az organizmusok egy aprócska töredékét érinti. Egy amerikai kutatócsoportnak köszönhetően azonban ez a szemlélet rövidesen megváltozhat, az Energiaügyi Minisztérium Genomkutató Intézetének (DOE JGI) munkatársai ugyanis újabb nagyszámú „kivételre” akadtak rá, ami a genetikai kód egységességét illeti, így viszont ezek az eltérések már nem is feltétlenül nevezhetők kivételeknek.

Mostanáig úgy gondoltuk, hogy néhány ritka kivételtől eltekintve az élőlények ugyanazt a nyelvet használják fehérjéik felépítésekor, mondja Eddy Rubin, a kutatás vezetője. Kiderült, hogy ez nem igaz: az organizmusoknak létezik egy jelentős része, amelyekben a nukleotidok egy adott hármasa mást jelent, mint a többi élőlényben.

A kutatócsoport projektjének fő célja a mikrobiális sötét anyagnak is nevezett organizmusok tanulmányozása. Ebbe a csoportba azon mikrobák tartoznak, amelyek ugyan a Föld szinte minden pontján megtalálhatók, beleértve az emberi szervezetet is, laborkörülmények között azonban rendkívül nehezen vagy egyáltalán nem tanulmányozhatók. A becslések szerint a földi mikroorganizmusok 99 százaléka ebbe a kategóriába esik. Ezeket mesterséges környezetben tenyészteni szinte képtelenség, ugyanakkor rendkívül fontos szerepet töltenek be bolygónk ökoszisztémájában.

Rubin és társai genetikai vizsgálatok révén igyekeznek többet megtudni ezekről az organizmusokról, és közben nagyon érdekes dolgokat figyeltek meg azzal kapcsolatban, hogyan is működik a genetikai kód a természetben. A fehérjeszintézis során a DNS egyes szekvenciái RNS-sé íródnak át. Az ezen található bázishármasok, a kodonok aminosavakat kódolnak, amelyek a proteinek összeállítása során az RNS-en szereplő sorrendben kapcsolódnak egymáshoz.. Összesen 64 kodon létezik, amelyek közül 61 aminosavakat kódol, a maradék három pedig úgynevezett stopkodon, amelyek bármelyikének felbukkanása az adott fehérje szintézisének befejezését jelzi. Ez utóbbi kodonokat felfedezőik színnevekkel látták el: az UAG a borostyán, az UGA az opál, az UAA pedig az okker nevet kapta.

A szakértők azonban vizsgálódásaik során rájöttek, hogy a stopkodonok egyes organizmusokban nem így értelmeződnek: felbukkanásukkor nem áll le a szintézis, hanem további aminosavak adódnak hozzá a lánchoz. A különös jelenséget először egy olyan baktériumban vették észre, amely látszólag szokatlanul rövid, mindössze 200 bázispár hosszúságú génekkel rendelkezett. (A mikrobákban a legtöbb esetben az egyes géneket 800−900 bázispár alkotja.)

A kutatók egyikének feltűnt, hogy a rendkívül rövid géneket minden esetben egy opál stopkodon zárja le. Ha viszont az opált nem „stoptáblaként”, hanem aminosavat kódoló bázishármasként értelmezik, és csak a következő borostyán vagy okker stopkodont tekintik a szekvencia végének, a gének a megszokott, 800−900 bázispárnyi hosszt mutatják. Mivel a vizsgált mikrobák működőképes, normális méretű fehérjékkel bírnak, a szakértők szerint valami hasonló történhet a természetben is: ezekben az organizmusokban az opál nem stopkodon, hanem valamilyen aminosavat kódol.

Az átkódolt stopkodonok aránya az egyes élőhelyeken

Ezt követően további 1776, a Föld legkülönbözőbb pontjairól összeszedett mikrobafaj genomját vizsgálták át olyan gének után kutatva, amelyek a megszokott genetikai kóddal értelmezve gyanúsan rövidnek tűnnek. A vizsgálat meglepő eredményt hozott: a stopkodonok aminosavvá történő „átkódolása” egyes élőhelyeken akár az élőlények 10 százalékát is érintheti.

Szintén érdekes, hogy a jelenség nem korlátozódik a baktériumokra, hanem az őket megfertőző vírusok, a bakteriofágok is előszeretettel alkalmazzák. Ez olyan szempontból kevéssé meglepő, hogy elviekben egy vírusnak ahhoz, hogy sikeres legyen, tökéletesen alkalmazkodnia kell a megfertőzni kívánt sejtek genetikai kódjához, különben nem lenne képes a gazdasejt rendszereit saját céljaira felhasználni. Amikor azonban a szakértők megvizsgálták a fágok által használt kódot, kiderült, hogy az eltér ugyan az univerzális kódtól, viszont nem feltétlenül egyezik a gazdasejt kódjával sem. „A jelek szerint a baktriofágok nem igazán törődnek azzal, hogy a gazdasejt melyik kodont mire használja, sőt: az esetleges kódolásbeli eltéréseket képesek saját hasznukra fordítani” – mondja Rubin.

Úgy tűnik tehát, hogy ami a mikrobák világát illeti, a genetikai kód korántsem tekinthető egységesnek. Hogy ennek mi lehet az oka és a funkciója, arról egyelőre nem sokat tudni, de remélhetőleg a további kutatások majd ezekre a kérdésekre is választ adnak.

Tesztek

{{ i }}
arrow_backward arrow_forward
{{ content.commentCount }}

{{ content.title }}

{{ content.lead }}
{{ content.rate }} %
{{ content.title }}
{{ totalTranslation }}
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mond el mit gondolsz a cikkről.
{{ showMoreCountLabel }}

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward