유전학을 뒤흔든 우연한 발견

연구자들은 새로운 종의 원생생물에서 예상치 못한 유전적 변이를 발견하여 DNA에서 단백질로의 번역에 대한 확립된 이해에 도전하고 자연이 여전히 가지고 있는 신비를 강조했습니다.

단일 세포 서열을 분석하는 새로운 방법을 테스트하는 과학자들은 유전학 규칙에 대한 우리의 이해를 예기치 않게 변화시켰습니다.

원생생물 게놈은 겉보기에 독특한 변이를 드러냈습니다… DNA 기호는 유전자의 끝을 나타내며, 이 다양한 유기체 그룹을 더 잘 이해하려면 더 많은 연구가 필요함을 나타냅니다.

Earlham Institute의 박사후 연구원인 Jamie McGowan 박사는 Oxford University Parks의 담수 연못에서 분리된 미생물(원생생물)의 게놈 서열을 분석했습니다.

이 작업의 목표는 단일 세포의 DNA와 같은 매우 적은 양의 DNA로 작업할 수 있는 DNA 시퀀싱 파이프라인을 테스트하는 것이었습니다. McGowan 박사는 Earlham Institute의 과학자 팀 및 Earlham Institute의 Thomas Richards 교수 그룹과 협력해 왔습니다. 옥스퍼드 대학교.

원생생물에서 예상치 못한 유전적 발견

그러나 연구자들이 유전암호를 조사한 결과, 원생생물은 처녀막증 sp. PL0344는 참신한 것으로 밝혀졌습니다 나누다 DNA가 단백질로 번역되는 방식에 예상치 못한 변화가 생겼습니다.

McGowan 박사는 “우리가 서열 계통을 테스트하기 위해 이 원생생물을 선택한 것은 다행스러운 일입니다. 이는 거기에 무엇이 있는지 보여주고 원생생물 유전학에 대해 우리가 아는 바가 얼마나 적은지를 강조합니다.”라고 말했습니다.

원생생물 집단에 대해 어떤 진술도 하기는 어렵습니다. 대부분은 아메바, 조류, 규조류와 같은 단세포 미세 유기체이지만 다시마, 점균류, 홍조류와 같은 더 큰 다세포 원생생물도 있습니다.

McGowan 박사는 “원생 생물의 정의는 느슨합니다. 기본적으로 동물, 식물 또는 곰팡이가 아닌 모든 진핵 생물을 의미합니다.”라고 말했습니다. “원생생물은 매우 가변적인 집단이기 때문에 이것은 분명히 매우 일반적인 것입니다.

“일부는 동물과 밀접한 관련이 있고 다른 일부는 식물과 밀접한 관련이 있습니다. 사냥꾼과 먹이, 기생충과 숙주, 수영 자와 보모가 있고 다양한 식단을 섭취하는 반면 다른 일부는 광합성을하는 사람들이 있습니다. 기본적으로 우리는 거의 만들 수 없습니다. 일반화.”

섬모 회사 및 유전자 코드 변경

처녀막증 sp. PL0344는 섬모입니다. 이 수영하는 원생생물은 현미경으로 볼 수 있으며 물이 있는 거의 모든 곳에서 발견할 수 있습니다.

섬모는 하나 이상의 정지 코돈(TAA, TAG 및 TGA 코돈)의 재할당을 포함하여 유전 코드 변경의 핫스팟입니다. 거의 모든 유기체에서 이 세 개의 정지 코돈은 유전자의 끝을 나타내는 데 사용됩니다.

유전암호의 변이는 극히 드뭅니다. 현재까지 보고된 소수의 유전자 코드 변종 중에서 TAA 및 TAG 코돈은 항상 동일한 번역을 가지며, 이는 이들의 진화가 결합되어 있음을 시사합니다.

McGowan 박사는 “우리가 알고 있는 거의 모든 다른 조건에서는 TAA와 TAG가 동시에 변경됩니다.”라고 설명했습니다. “종료 코돈이 아닌 경우 각각은 동일한 아미노를 지정합니다. 시큼한“.

DNA 번역 이상

DNA는 건물 청사진과 같습니다. 그 자체로는 아무 것도 수행하지 않지만 수행할 작업에 대한 지침을 제공합니다. 유전자가 효과를 가지려면 청사진을 “읽은” 다음 물리적 효과를 갖는 분자에 통합해야 합니다.

DNA를 읽으려면 먼저 파일에 복사됩니다. RNA 복사. 이 복사본은 번역된 셀의 다른 영역으로 이동됩니다. 아미노산결합하여 3차원 분자를 형성합니다. 번역 과정은 DNA 시작 코돈(ATG)에서 시작하여 종료 코돈(보통 TAA, TAG 또는 TGA)에서 끝납니다.

~에 처녀막증 sp. PL0344, TGA는 정지 코돈으로만 작용합니다. McGowan 박사는 섬모 DNA에 예상보다 많은 TGA 코돈이 있다는 사실을 발견했는데, 이는 다른 두 코돈의 손실을 보상하는 것으로 생각됩니다. 대신 TAA는 라이신을 지정하고 TAG는 글루타민산을 지정합니다.

McGowan 박사는 “이것은 매우 이례적인 일입니다.”라고 말했습니다. “우리는 이러한 정지 코돈이 두 개의 서로 다른 아미노산에 연결된 다른 사례를 알지 못합니다. 이는 우리가 유전자 번역에 대해 알고 있다고 생각했던 규칙 중 일부를 깨뜨린 것입니다. 이 두 코돈은 쌍을 이루는 것으로 생각되었습니다.”

“과학자들은 새로운 유전암호를 설계하려고 노력하고 있습니다. 하지만 유전암호는 자연에도 존재합니다. 우리가 찾아보면 놀라운 것들을 찾을 수 있습니다.

“또는 이 경우에는 우리가 그들을 찾고 있지 않을 때요.”

참고 자료: Jamie McGowan, Estelle S.의 “UAA와 UAG가 서로 다른 아미노산을 코딩하는 비정규 섬모 핵 유전 코드 식별” 킬리아스, 엘리자베스 알라시드, 제임스 립스콤, 벤자민 H. 젠킨스, 카림 가르비, 제이미 J 케타쿠틸, 이안 C 맥컬레이, 시아나 맥타가트, 샐리 D. 워링, 토마스 A. Richards, Neil Hall 및 David Swarbrick, 2023년 10월 5일, 플로스 유전학.
도이: 10.1371/journal.pgen.1010913

이 연구는 Darwin Tree of Life 프로젝트의 일환으로 Wellcome Trust의 자금 지원을 받았으며 UKRI의 일부인 생명공학 및 생물과학 연구 위원회(BBSRC)의 Earlham Institute에 대한 핵심 자금 지원을 받았습니다.