遺伝学を揺るがす偶然の発見

単一細胞の配列を決定する新しい方法を試験した科学者たちは、遺伝学の法則に対する私たちの理解を予期せぬ形で変えました。

原生生物のゲノムは、一見ユニークな変異を明らかにしました… DNA 記号は遺伝子の終わりを示し、この多様な生物群をより深く理解するにはさらなる研究が必要であることを示しています。

アーラム研究所の博士研究員ジェイミー・マクゴーワン博士は、オックスフォード大学公園内の淡水池から単離された微生物、つまり原生生物のゲノム配列を分析しました。

この研究の目標は、単一細胞からの DNA など、非常に少量の DNA を処理する DNA シーケンス パイプラインをテストすることでした。 マクゴーワン博士は、アーラム研究所の科学者チームおよびアーラム研究所のトーマス・リチャーズ教授のグループと協力してきました。 オックスフォード大学。

原生生物における予期せぬ遺伝的発見

しかし、研究者が遺伝暗号を調べたところ、原生生物は ヒメノフォリア sp. PL0344は新規であることが判明 分類する その DNA がタンパク質に翻訳される方法に予期せぬ変化が起こります。

「我々の配列系統をテストするためにこれらの原生生物を選んだのは幸運だ。これはまさにそこに存在するものを示しており、原生生物の遺伝学について我々がいかにほとんど知らないかを浮き彫りにしている」とマクゴーワン博士は語った。

原生生物について集団として何かを述べるのは困難です。 ほとんどはアメーバ、藻類、珪藻などの単細胞の微生物ですが、昆布、粘菌、紅藻などのより大きな多細胞原生生物も存在します。

「原生生物の定義は曖昧で、基本的には動物、植物、菌類ではない真核生物のことです」とマクゴーワン博士は言う。 「原生生物は非常に変化しやすいグループであるため、これは明らかに非常に一般的です。

「動物と密接に関係しているものもあれば、植物と密接に関係しているものもあります。狩人と獲物、寄生虫と宿主、泳ぐ人、そして世話をする人がいて、さまざまな食事をする人もいれば、光合成をする人もいます。基本的に、私たちが作ることができるものはほとんどありません」一般論。」

繊毛会社と遺伝暗号の変化

ヒメノフォリア sp. PL0344は繊毛です。 これらの泳ぐ原生生物は顕微鏡で見ることができ、水のあるところならどこでも見つけることができます。

繊毛は、1 つ以上の終止コドン (コドン TAA、TAG、TGA) の再割り当てなど、遺伝暗号の変化のホットスポットです。 ほとんどすべての生物では、これら 3 つの終止コドンが遺伝子の終わりを示すために使用されます。

遺伝コードの変異は非常にまれです。 これまでに報告されている少数の遺伝暗号変異体の中で、TAA コドンと TAG コドンは常に同じ翻訳を持ち、それらの進化が連動していることを示唆しています。

「私たちが知っている他のほぼすべての状態では、TAA と TAG は連動して変化します」とマクゴーワン博士は説明しました。 「終止コドンではない場合、それぞれ同じアミノを指定します」 酸っぱい」。

DNA翻訳異常

DNA は建物の設計図のようなものです。 それ自体は何も行いませんが、実行すべき作業の指示を提供します。 遺伝子が効果を発揮するには、設計図が「読み取られ」、物理的な効果をもたらす分子に組み込まれる必要があります。

DNA を読み取るためには、まず DNA をファイルにコピーします。 RNA コピー。 このコピーはセルの別の領域に移動され、そこで翻訳されます アミノ酸これらが結合して三次元分子を形成します。 翻訳プロセスは DNA 開始コドン (ATG) で始まり、終止コドン (通常は TAA、TAG、または TGA) で終了します。

で ヒメノフォリア sp. PL0344、TGA は終止コドンとしてのみ機能しますが、マクゴーワン博士は、繊毛 DNA には予想よりも多くの TGA コドンが存在し、他の 2 つのコドンの損失を補うと考えられることを発見しました。 代わりに、TAA はリジンを指定し、TAG はグルタミン酸を指定します。

「これは非常に珍しいことです」とマクゴーワン博士は言う。 「これらの終止コドンが 2 つの異なるアミノ酸に結合している例を私たちは他に知りません。これは、遺伝子翻訳について私たちが知っていると思っていたルールの一部を破るものです。これら 2 つのコドンは対になっていると考えられていました。」

「科学者たちは新しい遺伝コードを操作しようとしていますが、それらは自然界にも存在します。私たちが探せば、素晴らしいものを見つけることができます。

「あるいは、この場合は、探していないときです。」

参考文献：「UAA と UAG が異なるアミノ酸をコードする非標準的な毛様体核遺伝コードの同定」Jamie McGowan、Estelle S. キリアス、エリザベス アラシッド、ジェームズ リプスコム、ベンジャミン H. ジェンキンス、カリム ガービ、ジェイミー J ケタクティル、イアン C マコーレー、シアンナ マクタガート、サリー D. ワーリング、トーマス A. リチャーズ、ニール・ホール、デイビッド・スウォーブリック、2023 年 10 月 5 日、 PLOSジェネティクス。
土井: 10.1371/journal.pgen.1010913

この研究は、ダーウィン ツリー オブ ライフ プロジェクトの一環としてウェルカム トラストから資金提供を受け、UKRI の一部であるバイオテクノロジーおよび生物科学研究評議会 (BBSRC) からアーラム研究所への中核的資金によって支援されました。