Ученые пересмотрели историю происхождения генетического кода
Своеобразную «шпаргалку» внутри клеток, объясняющую как перевести набор нуклеотидов («букв») в ДНК или РНК в последовательность аминокислот («деталей»), из которых состоят белки, называют генетическим кодом. Его устройство одинаково почти у всех организмов на Земле, однако ученые до сих пор спорят о времени его происхождения и постепенных изменениях. Теперь, проанализировав фрагменты белковой цепи этой древней генетической «шпаргалки», исследователи пересмотрели устоявшиеся представления о ее происхождении.
Универсальный генетический код позволяет цепочкам ДНК и РНК, сложенным из четырех видов нуклеотидов, превращаться в белковые последовательности, состоящие из 20 аминокислот. Этот сложный процесс возникал поэтапно и постепенно эволюционировал, а предыдущие попытки установить четкую «хронологию» появления аминокислот в генетическом коде опирались в основном на данные о химической доступности соединений в добиологических условиях.
В частности, знаменитый эксперимент Миллера-Юри показал, что в далеком прошлом вспышки молний в земной атмосфере могли привести к образованию органических молекул, которые вместе с дождем попали в так называемый «первичный бульон». Теперь исследовательская группа из Университета Аризоны (США) обнаружила, что ранняя жизнь предпочитала простые и мелкие молекулы аминокислот (а более крупные и сложные аминокислоты присоединялись к коду позднее).
Авторы научной работы, опубликованной в журнале PNAS, представили новую оценку порядка включения аминокислот в генетический код, основываясь не на абиотических факторах (температура, свет, влажность, химический состав воздушной и водной среды), а на анализе белковых доменов — относительно коротких, устойчивых фрагментов белковой цепи, способных независимо функционировать и развиваться), — которые возникли у последнего универсального общего предка (LUCA).
Команда ученых во главе с Соусан Вехби (Sawsan Wehbi) провела сравнительный филогенетический анализ тысячи семейств белковых доменов относящихся к LUCA и реконструировала их аминокислотные последовательности. Метод позволил определить, как реальные потребности организмов, а не только условия окружающей среды, повлияли на порядок добавление аминокислот в генетический код.
Оказалось, что более простые и меньшие по размеру аминокислоты вошли в состав универсального генетического кода раньше, чем считали ученые. То же самое верно и в отношении аминокислот, связанных с металлами и содержащие серу (например, цистеин, метионин и гистидин). Выходит, металлоферменты и серосодержащие белковые компоненты играли критически значимую роль в самом начале эволюции клеточного метаболизма.
Более того, современный генетический код мог появиться после исчезновения древних вариантов. Дело в том, что среди доменов, возникших еще до LUCA, наблюдалось повышенное содержание таких ароматических аминокислот, как триптофан и тирозин, хотя их традиционно считали «поздними новичками».
В тексте научной работы также говорится, что порядок включения аминокислот в генетический код мог быть искажен в рамках лабораторных экспериментов, (последние не всегда адекватно отражают реальные условия в древних клетках).
«Это намекает на то, что до возникновения современного генетического кода могли существовать иные системы кодирования аминокислот, которые ушли в глубины геологического времени. Ранняя жизнь, похоже, «любила» кольцевые структуры», — заключили авторы нового исследования.
Таким образом генетики смогли пересмотреть порядок формирования универсального генетического кода, показав, что он не был целиком задан абиотической доступностью аминокислот, а формировался под влиянием метаболических и структурных особенностей древних клеток. Полученные результаты имеют важное значение для понимания процессов, способствующих возникновению жизни на Земле и помогут в поисках жизни за пределами нашей планеты.
Telegram 
Дзен 
VK Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии