Penemuan tak disengaja yang mengguncang genetika

Para ilmuwan yang menguji metode baru untuk mengurutkan sel tunggal secara tak terduga telah mengubah pemahaman kita tentang aturan genetika.

Genom protista mengungkapkan variasi yang tampaknya unik dalam… DNA Sebuah simbol menunjukkan akhir dari sebuah gen, yang menunjukkan bahwa diperlukan lebih banyak penelitian untuk lebih memahami kelompok organisme yang beragam ini.

Dr Jamie McGowan, seorang ilmuwan postdoctoral di Earlham Institute, menganalisis urutan genom mikroorganisme – protista – yang diisolasi dari kolam air tawar di Oxford University Parks.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menguji saluran pengurutan DNA agar dapat bekerja dengan jumlah DNA yang sangat kecil, seperti DNA dari satu sel. Dr McGowan telah bekerja dengan tim ilmuwan di Earlham Institute dan dengan kelompok Profesor Thomas Richards di Earlham Institute. Universitas Oxford.

Temuan genetik tak terduga pada protista

Namun, ketika peneliti melihat kode genetik protista tersebut selaput dara sp. PL0344 ternyata baru Menggolongkan Dengan perubahan tak terduga dalam cara DNA-nya diterjemahkan menjadi protein.

“Sangat beruntung kami memilih protista ini untuk menguji garis urutan kami, ini menunjukkan apa yang ada di luar sana, dan menyoroti betapa sedikitnya yang kita ketahui tentang genetika protista,” kata Dr McGowan.

Sulit untuk membuat pernyataan apa pun tentang protista sebagai sebuah kelompok. Sebagian besar merupakan organisme mikroskopis bersel tunggal seperti amuba, alga, dan diatom, namun ada juga protista multiseluler yang lebih besar – seperti rumput laut, jamur lendir, dan alga merah.

“Definisi protista masih longgar – pada dasarnya adalah organisme eukariotik yang bukan hewan, tumbuhan, atau jamur,” kata Dr McGowan. “Ini jelas sangat umum karena protista adalah kelompok yang sangat bervariasi.

“Ada yang berkerabat dekat dengan hewan, ada pula yang berkerabat dekat dengan tumbuhan. Ada pemburu dan mangsa, parasit dan inang, perenang, dan pengasuh, dan ada pula yang memiliki pola makan bervariasi sementara ada pula yang berfotosintesis. generalisasi.”

Perusahaan silia dan perubahan kode genetik

selaput dara sp. PL0344 adalah silia. Protista berenang ini dapat dilihat dengan mikroskop, dan dapat ditemukan hampir di mana saja yang terdapat air.

Silia adalah tempat terjadinya perubahan kode genetik, termasuk penetapan ulang satu atau lebih kodon stop—kodon TAA, TAG, dan TGA. Di hampir semua organisme, ketiga kodon stop ini digunakan untuk menunjukkan akhir suatu gen.

Variasi kode genetik sangat jarang terjadi. Di antara beberapa varian kode genetik yang dilaporkan hingga saat ini, kodon TAA dan TAG selalu memiliki terjemahan yang sama, menunjukkan bahwa evolusi mereka berpasangan.

“Di hampir setiap kondisi lain yang kita ketahui, TAA dan TAG berubah secara bersamaan,” jelas Dr. McGowan. “Ketika mereka bukan kodon stop, mereka masing-masing menentukan amino yang sama kecut“.

Kelainan terjemahan DNA

DNA seperti cetak biru bangunan. Ia tidak melakukan apa pun dengan sendirinya, melainkan memberikan instruksi untuk pekerjaan yang harus dilakukan. Agar suatu gen mempunyai efek, cetak birunya harus “dibaca” dan kemudian dimasukkan ke dalam molekul yang memiliki efek fisik.

Agar DNA dapat dibaca, DNA terlebih dahulu disalin ke dalam sebuah file RNA Menyalin. Salinan ini dipindahkan ke area lain di sel tempat salinan tersebut diterjemahkan Asam aminoYang digabungkan membentuk molekul tiga dimensi. Proses translasi dimulai pada kodon awal DNA (ATG) dan berakhir pada kodon stop (biasanya TAA, TAG, atau TGA).

di dalam selaput dara sp. PL0344, TGA hanya bertindak sebagai kodon stop – meskipun Dr McGowan menemukan bahwa terdapat lebih banyak kodon TGA dari yang diharapkan dalam DNA silia, yang diperkirakan dapat mengkompensasi hilangnya dua kodon lainnya. Sebaliknya, TAA menentukan lisin dan TAG menentukan asam glutamat.

“Ini sangat tidak biasa,” kata Dr. McGowan. “Kami tidak mengetahui adanya kasus lain di mana kodon stop ini terkait dengan dua asam amino yang berbeda. Hal ini melanggar beberapa aturan yang kami pikir kami ketahui tentang penerjemahan gen – kedua kodon ini dianggap berpasangan.”

“Para ilmuwan sedang mencoba merekayasa kode genetik baru – namun kode tersebut juga ada di alam. Ada banyak hal menakjubkan yang dapat kita temukan, jika kita mencarinya.

“Atau, dalam hal ini, saat kita tidak sedang mencari mereka.”

Referensi: “Identifikasi kode genetik inti siliaris non-kanonik di mana kode UAA dan UAG untuk asam amino berbeda” oleh Jamie McGowan, Estelle S. Killias, Elizabeth Alasid, James Lipscomb, Benjamin H. Jenkins, Karim Gharbi, Jamie J Kethakuttil, Ian C Macaulay, Sianna MacTaggart, Sally D. Waring, Thomas A. Richards, Neil Hall dan David Swarbrick, 5 Oktober 2023, Genetika PLOS.
doi: 10.1371/journal.pgen.1010913

Penelitian ini didanai oleh Wellcome Trust sebagai bagian dari Proyek Pohon Kehidupan Darwin, dan didukung oleh pendanaan inti untuk Earlham Institute dari Dewan Penelitian Bioteknologi dan Ilmu Biologi (BBSRC), bagian dari UKRI.