Клетки предпринимают ряд сложных шагов, чтобы преобразовать свою последовательность основных строительных блоков ДНК в белки, которые затем выступают в качестве рабочих лошадок для выполнения жизненно важных функций. Поскольку в одной цепи ДНК кодируется множество различных белков, клетка использует маркеры, чтобы знать, когда начинать и прекращать производство белка.Во многих учебниках биологии говорится, что стартовый маркер, называемый стартовым кодоном, всегда кодирует соединение под названием метионин.
Тем не менее, Уильям Дуакс, структурный биолог из Государственного университета Нью-Йорка в Буффало, говорит, что новое исследование его команды предполагает, что учебники могут быть неправильными. Он представит исследование на 66-м ежегодном собрании Американской кристаллографической ассоциации 22-26 июля в Денвере, штат Колорадо.
«У нас есть достаточно доказательств того, что сотни самых старых рибосомных белков все еще начинаются с валинового или лейцинового кода и не имеют кодона метионина в ДНК», — сказал Дуакс, имея в виду белки, обнаруженные в основных компонентах клетки, называемых рибосомами. «Мы нашли недвусмысленные доказательства того, что самые ранние виды на Земле все еще используют примитивную форму генетического кода, состоящую только из половины стандартных 64 кодонов», — сказал он.Результаты противоречат широко распространенному мнению биологов. «В учебниках есть существенные ошибки.
Универсальный код не универсален, и все виды, живущие сейчас на Земле, не используют код,« застывший во времени », как утверждают Уотсон и Крик», — сказал Дуакс. «Некоторые основные предположения об эволюции неверны». Дуакс также отметил, что результаты вызывают вопросы о некоторых аспектах гипотезы о происхождении жизни, называемой миром РНК, которая утверждает, что РНК, которая похожа на ДНК и до сих пор используется в клетках, была первым генетическим материалом.
Дуакс и его команда получили свои результаты, просмотрев базу данных, содержащую последовательности более чем 90 миллионов генов. Гены кодируют белки, и исследователи использовали новые методы, чтобы точно идентифицировать всех членов каждого семейства белков и отличать их от всех других семейств, которые оставались неизменными в течение 3 миллиардов лет.
Исследовательская группа разработала программы для ускорения полного захвата и идеального выравнивания семейств белков, состоящих из 25 000 членов и охватывающих все виды, геномы которых известны. Благодаря этим идеальным сопоставлениям исследователи могли определить точное местоположение и функцию наиболее консервативных остатков в сопоставлении, то есть белков, которые оставались неизменными в течение самого длительного периода времени.
Из этих первичных белков исследователи обнаружили доказательства того, что самые старые белки не начинаются стандартным образом и не используют многие другие части стандартных кодов для создания белков.Возможно, столь же удивительным, как само исследование и его результаты, является то, как Дуакс помог финансировать его исследования. Он разработал трехнедельную летнюю школу по молекулярной биоинформатике и эволюции для высокомотивированных старшеклассников.
За последние шесть лет он обучил более 220 студентов проследить происхождение и эволюцию белкового состава и фолдинга всех видов клеток и генетического кода.Помимо изменения нашего взгляда на генетическое кодирование и переписывания учебников, работа Дуакса находит применение в генетической терапии, в которой используются структурные детали бактерий для разработки методов лечения, которые являются селективными и имеют меньше побочных эффектов.
Следующим шагом исследовательской группы является публикация результатов своей работы и получение отзывов от других исследователей.«Некоторые из моих студентов участвовали в программе в течение трех лет и уже имеют все необходимое для подготовки рукописей для отправки в журналы по молекулярной эволюции и структурной науке», — сказал Дуакс.
Однако команда только начинается.