BioScience Blog – Научный Биологический блог

В организмах с универсальным генетическим кодом, 61 смысловой кодон используется для кодирования 20 природных аминокислот, а три кодона UAA, UAG и UGA, названные стоп-кодонами, служат для остановки белкового синтеза. Известны организмы с вариантными генетическими кодами, в которых изменены значения некоторых стоп-кодонов. Например, в некоторых археях, таких как Methanosarcina barkeri UAG кодирует особую аминокислоту — пирролизин. У этих архей он встречается в ферментах, являющихся ключевыми для использования метиламинов в качестве источника энергии [1].

Анализ распределения стоп-кодонов в археях группы метаносарцин показал, что UAG, кодирующий пирролизин — редкий кодон в их геноме и до сих пор не найдено ни достоверного примера терминации на этом кодоне. Кроме того в двух видах пирролизин-содержащих архей Methanosarcina barkeri и Methanosarcina acetivorans обнаружено два отличных друг от друга фактора терминации первого класса aRF1-1 и aRF1-2 [2].

Мы проанализировали нуклеотидные последовательности генов факторов терминации из архей, которые известны в роду Methanosarcina: M.barkeri, M. acetivorans, имеющих по 2 формы фактора и M. mazei, у которой есть только одна форма aRF1. Оказалось, что белки aRF1 формы 2 M.barkeri и M. acetivorans очень похожи друг на друга по нуклеотидной последовательности. И соответственно формы 1 M.barkeri и M. acetivorans
и белок M. mazei также очень похожи. Формы 1 и 2 из одного и того же организма похожи между собой в меньшей степени. Мы предполагаем, что гены обоих форм белка произошли от ообщег предка, похожего на ген aRF1 a M. mazei. У предка произошла дупликация гена, одна из этих копий продолжала выполнять функции фактора терминации, вторая потеряла фунции и начала эволюционировать быстрее. Возможно, она приобрела другую функцию.

Для проверки наших предположений мы сконструировали, выделили химерные белки, содержащие N-домен 1 и 2 форм фактора терминации археи Methanosarcina barkeri и М/С-домен eRF1 человека. Эти белки были использованы для проверки специфичности узнавания стоп-кодонов в реконструированной эукариотической системе трансляции in vitro.

Было показано, что форма 2 aRF1 Methanosarcina barkeri потеряла функциональную активность в терминации трансляции, а форма 1 aRF1 Methanosarcina barkeri сохранила функции фактора терминации и узнает все три стоп-кодона, причём UAG, кодирующий в этом организме пирролизин, слабее остальных двух. Возможно снижение узнавания UAG формой 1 aRF1

Methanosarcina barkeri дает дополнительное селективное преимущество супрессорной пирролизиновой тРНК.

Литература

1.             Atkins J.F., Gesteland R. Biochemistry. The 22nd amino acid // Science. – 2002. – V. 296. – P. 1409-1410.

2.                Zhang Y. et al. Pyrrolysine and selenocysteine use dissimilar decoding strategies // J. Biol. Chem. – 2005. – V. 280. – P. 20740-20751.