Кодон в двух лицах

Группа российских учёных, работающих в США, опровергли догму об уникальности генетического кода, господствовавшую в науке около полувека. Руководитель группы Вадим Гладышев рассказал нам, что означает это открытие, и почему сделать его в России было бы очень трудно.

Большинство определений жизни так или иначе сводится к упоминанию основных биологических полимеров — нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) и образующихся на их матрице белков. Двухступенчатый процесс синтеза белка лежит в основе всех жизненных функций: сначала по образу и подобию ДНК синтезируется матричная РНК (мРНК), а затем её последовательность «считывается» рибосомой, и в синтезирующейся белковой молекуле каждому «кодону» — тройке нуклеотидов в цепочке мРНК ставится в соответствие одна аминокислота в белковой цепочке. Некоторые кодоны выступают в роли «знаков препинания», указывая, где необходимо начать считывание кода белка, а где закончить.

О результатах работы своей лаборатории и о перспективах развития науки в России профессор Гладышев рассказал читателям «Газеты.Ru»

Здравствуйте, Вадим. Результаты Вашей работы наверняка станут тем самым «исключением», сноска с описанием которого будет присутствовать во всех будущих учебниках по биологии — в главе, посвящённой генетическому коду. Как вы можете описать свое открытие?

Основная догма генетического кода, с того момента, как он был открыт в 1963-м году Харгобиндом Харано и Маршаллом Ниренебергом, — в том, что один кодон всегда кодирует одну аминокислоту. Зная последовательность нуклеотидов в матричной РНК, мы всегда можем выстроить последовательность аминокислот в белке. От организма к организму код может незначительно меняться, но не может измениться то, что каждый триплет нуклеотидов кодирует только одну аминокислоту. В противном случае возникнет хаос, и каждая последующая молекула белка будет отличаться от предыдущей.

Нам же удалось показать, что один и тот же кодон, а конкретнее — ТГА, может «считываться» двояко, причем «выбор» между аминокислотами осуществляется не случайно.

Вы уже придумали название для этого феномена?

Не знаю, насколько в этом есть необходимость. Это можно описать известными терминами.

Залог успеха ключевых работ в генетике — выбор «подопытного» организма. У Менделя был горох, у Моргана — плодовые мушки. Любимцы последних десятилетий — Arabidhopsis thaliana и Caenorabditis elegans. Кого выбрали вы?

Мы прочитали, что существует одноклеточный организм Euplotes crassus, достаточно большой, чтобы его можно было увидеть даже без микроскопа. Этот «хищник» питается одноклеточными водорослями, достигая в диаметре 0,1 мм. Выбор был не случаен: кодон ТГА, у большинства эукариот являющийся «стоп-кодоном», останавливающим процесс считывания мРНК, в случае E. crassus кодирует аминокислоту цистеин.

Как это связано с основной тематикой вашей лаборатории?

В нашей лаборатории мы изучаем одну редко встречающуюся аминокислоту — селеноцистеин. Несмотря на то, что она, судя по всему, в ходе эволюции возникла после 20 остальных, есть она и в археях, и в бактериях, и в эукариотах. Мы изучаем белки, которые содержат эту аминокислоту у млекопитающих — в том числе у человека, у которого её кодирует уже упомянутый триплет ТГА.

Тогда и возник вопрос: а в Euplotes селеноцистеин используется или нет? И если используется, какой тогда кодон может быть, если ТГА уже «занят» другой аминокислотой?

Без проблем не обошлось: оказалось, что этот организм мало кто использует, всего лишь около пяти лабораторий в мире. Так Лоуренс Клобутчер из Университета штата Коннектикут стал нашим соавтором — он присылал образцы, а мы искали в них селенсодержащие белки. Оказалось, что они там есть.

Группа российских учёных, работающих в США, опровергли догму об уникальности генетического кода, господствовавшую в науке около полувека. Руководитель группы Вадим Гладышев рассказал нам, что означает это открытие, и почему сделать его в России было бы очень трудно.

Большинство определений жизни так или иначе сводится к упоминанию основных биологических полимеров — нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) и образующихся на их матрице белков. Двухступенчатый процесс синтеза белка лежит в основе всех жизненных функций: сначала по образу и подобию ДНК синтезируется матричная РНК (мРНК), а затем её последовательность «считывается» рибосомой, и в синтезирующейся белковой молекуле каждому «кодону» — тройке нуклеотидов в цепочке мРНК ставится в соответствие одна аминокислота в белковой цепочке. Некоторые кодоны выступают в роли «знаков препинания», указывая, где необходимо начать считывание кода белка, а где закончить.

О результатах работы своей лаборатории и о перспективах развития науки в России профессор Гладышев рассказал читателям «Газеты.Ru»

Здравствуйте, Вадим. Результаты Вашей работы наверняка станут тем самым «исключением», сноска с описанием которого будет присутствовать во всех будущих учебниках по биологии — в главе, посвящённой генетическому коду. Как вы можете описать свое открытие?

Основная догма генетического кода, с того момента, как он был открыт в 1963-м году Харгобиндом Харано и Маршаллом Ниренебергом, — в том, что один кодон всегда кодирует одну аминокислоту. Зная последовательность нуклеотидов в матричной РНК, мы всегда можем выстроить последовательность аминокислот в белке. От организма к организму код может незначительно меняться, но не может измениться то, что каждый триплет нуклеотидов кодирует только одну аминокислоту. В противном случае возникнет хаос, и каждая последующая молекула белка будет отличаться от предыдущей.

Нам же удалось показать, что один и тот же кодон, а конкретнее — ТГА, может «считываться» двояко, причем «выбор» между аминокислотами осуществляется не случайно.

Вы уже придумали название для этого феномена?

Не знаю, насколько в этом есть необходимость. Это можно описать известными терминами.

Залог успеха ключевых работ в генетике — выбор «подопытного» организма. У Менделя был горох, у Моргана — плодовые мушки. Любимцы последних десятилетий — Arabidhopsis thaliana и Caenorabditis elegans. Кого выбрали вы?

Мы прочитали, что существует одноклеточный организм Euplotes crassus, достаточно большой, чтобы его можно было увидеть даже без микроскопа. Этот «хищник» питается одноклеточными водорослями, достигая в диаметре 0,1 мм. Выбор был не случаен: кодон ТГА, у большинства эукариот являющийся «стоп-кодоном», останавливающим процесс считывания мРНК, в случае E. crassus кодирует аминокислоту цистеин.

Как это связано с основной тематикой вашей лаборатории?

В нашей лаборатории мы изучаем одну редко встречающуюся аминокислоту — селеноцистеин. Несмотря на то, что она, судя по всему, в ходе эволюции возникла после 20 остальных, есть она и в археях, и в бактериях, и в эукариотах. Мы изучаем белки, которые содержат эту аминокислоту у млекопитающих — в том числе у человека, у которого её кодирует уже упомянутый триплет ТГА.

Тогда и возник вопрос: а в Euplotes селеноцистеин используется или нет? И если используется, какой тогда кодон может быть, если ТГА уже «занят» другой аминокислотой?

Без проблем не обошлось: оказалось, что этот организм мало кто использует, всего лишь около пяти лабораторий в мире. Так Лоуренс Клобутчер из Университета штата Коннектикут стал нашим соавтором — он присылал образцы, а мы искали в них селенсодержащие белки. Оказалось, что они там есть.