Evoliuciniai mielių genetinio kodo pokyčiai

Stronga rąstų griebtuvas SLG200 (Birželis 2019).

Anonim

Mielės yra vieni iš svarbiausių biotechnologijų naudojamų mikrobų. Saccharomyces cerevisiae, mielių rūšis, naudojama gaminti duoną ir alų, yra tik vienas atstovas iš daugiau nei 1500 mielių rūšių, aptiktų visame pasaulyje. Šiuo metu tik nedidelė dalis šių mielių buvo panaudota biotechnologiniams tikslams. Tačiau mokslininkai, tyrinėjantys įvairias "netradicines" mielių rūšis, siekia pasinaudoti mielių fiziologija ir biotechnologijų genetinėmis savybėmis. Ateityje mielės gali atlikti svarbų vaidmenį plėtojant palmių aliejaus pakaitalus, etanolio produktus ir žaliavas. Kaip aptarta toliau, mielės taip pat yra unikalios pagal jų genetinį kodą.

Mes paprastai galvojame apie universalųjį genetinį kodą kaip stabilų, kur mRNR yra verčiamas į baltymą, nes kodonai priskiriami stop codonui arba vienai iš 20 neginčijamų aminorūgščių. Kartais mokslininkai mato nukrypimus nuo šio standartinio kodo mitochondrijose, kurie dėl savo ribosomų ir tRNR yra linkę į genetinį dreifą. Tačiau branduolinėse genomose genetinis kodas pasikeičia, kai aminorūgščių priskyrimas jausmo kodonui yra keičiamas kitokia aminorūgštimi, yra labai reti. Iki 2016 m. Vienintelis pavyzdys eukariotams buvo CUG perkėlimas iš leucino (jo įprasta prasmė) į seriną buddingose ​​mielėse.

Tada 2016 m. JGI tyrėjai atrado panašų Pachysolen tannophilus jungiklį. Gerai žinomų mielių genties Candida, P. tannophilus artimi giminaičiai yra neseniai sekvencinės mielės, kurios gali fermentuoti medienos cukrų, ksilozę. Kaip pranešta Nacionalinės mokslų akademijos bylose, komanda atrado kitą kodono CUG perkėlimą. Šiuo metu CUG buvo pakeistas iš serino į alaniną P. tannophilus. Šis pokytis buvo tik antras atvejis, kai buvo pranešta apie "non-stop" kodono perkėlimą. Mokslininkai nežinojo, kodėl ar kaip pasikeitė, tačiau žinant, ar genetiniai mielių kodai yra vienodi, svarbu eksperimentams su genų ekspresija.

Remdamasi šia informacija, buvo atlikta dar viena mokslininkų grupė, kurioje buvo tiriami filogenetiniai santykiai mielėse naudojant standartinius ir nestandartinius genetinius kodus. Šis leidinys, paskelbtas šiais metais " Nature Communications", buvo skirtas 52 mielių rūšių genoms, įskaitant septynis naujai sekvenuotus genomus, naudojant genetinius duomenis ir masių spektrometriją, siekiant nustatyti filogeniją ir genetinius kodus. Pagal šį duomenų rinkinį mokslininkai stebėjo visus tris CUG kodonus: CUG-Ser, CUG-Ala ir CUG- Leu.

Kodėl CUG kodonas yra nestabilus mielėse? Tyrimo autoriai siūlo, kad natūrali atranka, kurią sukelia toksinas, veikė konkrečiai prieš protėvių tRNR Leu (CAG). Jie teigia, kad šis toksinas galėjo kilti iš virusų panašaus elemento (VLE). VLE, toksinų ir antitoksino vadinamasis "killer plazmides" kodas, kuris yra budingas mieles. Autoriai mano, kad VLE su tRNR Leu (CAG) specifiniu toksinu užkrėdavo bendrą penkių mielių klodų protėvį. Atsižvelgiant į tai, mielių linijos pakeitė savo genetinius kodus arba pakeitė tRNA Leu genų, kuriuos jie palaiko, rinkinius. Jei ši hipotezė yra teisinga, šie genetinio kodo pokyčiai yra gilus gynybos mechanizmas.

menu
menu