שינויים אבולוציוניים בקוד הגנטי של שמרים

האם מדיטציה יכולה לשנות את הקוד הגנטי שלנו ? (יוני 2019).

Anonim

שמרים הם חלק מן החיידקים החשובים ביותר המשמשים ביוטכנולוגיה. Saccharomyces cerevisiae, סוג של שמרים המשמש להכנת לחם בירה, הוא רק נציג אחד של יותר מ 1500 מינים שמרים נמצא ברחבי העולם. כיום, רק חלק קטן של שמרים אלה כבר לרתום עבור יישומים ביוטכנולוגיים. עם זאת, חוקרים הלומדים מינים שונים "לא קונבנציונאלי" שמרים שואפים לנצל את הפיזיולוגיה שמרים ותכונות גנטיות כדי לנהוג ביוטכנולוגיה. בעתיד, שמרים עשוי לשחק תפקיד גדול בפיתוח תחליפי שמן דקלים, מוצרי אתנול, חומרי גלם, למשל. כפי שפורט להלן, שמרים הם גם ייחודיים מבחינת הקוד הגנטי שלהם.

אנחנו בדרך כלל חושבים על הקוד הגנטי האוניברסלי כיציב, שבו mRNA מתורגם לחלבון כמו קודונים מוקצים או קודון להפסיק או אחת 20 חומצות אמינו ללא עוררין. מדי פעם, מדענים רואים היציאות מן הקוד הסטנדרטי הזה במיטוכונדריה אשר, בשל הריבוזומים שלהם tRNAs שלהם, נוטים להיסחף גנטית. בגנומים גרעיניים, לעומת זאת, שינוי קוד גנטי שבו הקצאת חומצות אמינו של קודון תחושה מוחלפת עבור חומצת אמינו אחרת היא נדירה מאוד. עד שנת 2016, הדוגמא היחידה באוקריוטים היתה שינוי של CUG מ leucine (המשמעות הרגילה שלה) כדי serine בשמורות ניצני.

אז בשנת 2016, חוקרים JGI גילו מתג דומה Pachysolen tannophilus. קרוב משפחה של סוג השמרים הידוע, קנדידה, P. tannophilus הוא שמרים לאחרונה רצף שיכול תסיסה סוכר עץ, xylose. כפי שדווח בהליכים של האקדמיה הלאומית למדעים, הצוות גילה עוד שינוי של COD קודון. הפעם CUG שונה מ serine אלנין ב P. tannophilus. שינוי זה היה רק ​​המקרה השני המדווח של שינוי קודון ללא הפסקה. מדענים אינם בטוחים מדוע או כיצד חל השינוי, אך לדעת אם הקודים הגנטיים של השמרים דומים לאלו של ניסויים בביטוי גנים.

בהתבסס על מידע זה, קבוצה נוספת של מדענים עקבה אחר, חוקרת את היחסים הפילוגנטיים בשמרים עם קודים גנטיים סטנדרטיים ולא סטנדרטיים. מחקר זה בחן את הגנום של 52 מינים שמרים, כולל שבעה רצפים חדשים, תוך שימוש בנתוני גנום שלמים ובספקטרומטריית מסה, על מנת לקבוע גידולים פילולוגיים וגנטיים, בהתאמה. בתוך קבוצה זו נתונים, החוקרים שמרו את כל שלושת הקודים CODON reassignments: CUG-Ser, CUG-Ala, ו CUG- Leu.

אז למה הוא קודון CUG יציב בשמרים? מחברי המחקר מציעים כי הברירה הטבעית הנגרמת על ידי רעלן פעלו במיוחד נגד אבות tRNA לאו (CAG). הם משערים כי רעלן זה אולי הגיע מ-וירוס כמו אלמנט (VLE). VLEs, מה שנקרא "רוצח פלסמידים" קוד עבור רעלן ואנטיטוקסין נמצאים נוודים שמרים. המחברים מאמינים כי VLE עם tRNA Leu (CAG) רעלן ספציפי נגוע האב הקדמון המשותף של חמש clades של שמרים. בתגובה, השמרים השורות שינו את הקודים הגנטיים שלהם או שינו את קבוצות הגנים של tRNA Leu שהם שומרים. אם השערה זו נכונה, שינויים אלה בקוד הגנטי מייצגים מנגנון הגנה עמוק.

menu
menu