BioScience Blog – Научный Биологический блог

В организмах с универсальным генетическим кодом, 61 смысловой ко дон 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 MeihanosarcinabarkenUAG кодирует особую аминокислоту – пирролизин. У этих архей он встречается в ферментах, являющихся ключевыми для использования метиламинов в качестве источника энергии.

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 ко доне. Кроме того, в двух видах пирролизин-содержащих архей Methanosarcinabarkenи Methanosarcinaacetivoransобнаружено два отличных друг от друга фактора терминации первого класса aRFl-1 и aRF1-2.

Мы проанализировали нуклеотидные последовательности генов факторов терминации из архей, которые известны в роде Methanosarcina: M. barken, М. acetivorans, имеющих по 2 формы фактора и М. mazei, у которой есть только одна форма aRFl. Оказалось, что белки aRFl формы 2 М. barkenи М. acetivoransочень похожи друг на друга по нуклеотидной последовательности. И соответственно формы 1 М. barkeriи М. acetivoransи белок М. mazeiтакже 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 общего предка, похожего на ген aRFl 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 архей
Methanosarcinabarkeriи М/С-домен eRFl человека. А также, в качестве контроля, мы получили химерный белок, содержащий N-домен aRFl архей Methanococcusmaripaludis, характеризующейся универсальным генетическим кодом и достоверно использующей UAG в качестве стоп-кодона. Эти белки были нами использованы для проверки специфичности узнавания стоп-кодонов в реконструированной эукариотической системе трансляции in vitro. В случае aRFl Methanococcusmaripaludisбыло выяснено, что этот белок узнает в использованной системе все три стоп-кодона (UAA,UAG и UGA) и способен индуцировать гидролиз пептидил-тРНК. Таким образом, можно сделать вывод, что механизмы терминации трансляции у эукариот и архей похожи. Было показано, что форма 2 aRFl Methanosarcinabarkeriпотеряла функциональную активность в терминации трансляции, а форма Bl aRFl Methanosarcinabarkeriсохранила функции фактора терминации и узнает все три стоп-кодона, причём UAG, кодирующий в этом организме пирролизин, слабее остальных двух.