Evolutsioonilised muutused pärmide geneetilistes koodides

New 2018 Crossover BMW X5 xDrive 40e M Sport (Juuli 2019).

Anonim

Pärmid on mõned olulisemad mikroobid, mida kasutatakse biotehnoloogias. Saccharomyces cerevisiae, leiva ja õlle valmistamiseks kasutatava pärmi tüüp, on vaid üks esindaja üle maailma üle 1500 pärmseente. Praegu on vaid murdosa neist pärmidest kasutatud biotehnoloogilisteks rakendusteks. Siiski püüavad teadlased, kes uurivad erinevaid mittetraditsioonilisi pärmiliike, kasutada biotehnoloogia juhtimiseks pärmisfüsioloogiat ja geneetilisi omadusi. Tulevikus võivad pärmseenused mängida olulist rolli palmiõlide asendajate, etanoolitoodete ja lähteainete arendamisel. Nagu allpool arutletud, on pärmid ka oma geneetilise koodi poolest unikaalsed.

Me tavaliselt arvame, et universaalne geneetiline kood on stabiilne, kus mRNA translatsioon valku, kui koodonid on määratud kas stoppkoodonile või ühele 20-st kahtlemata aminohappest. Mõnikord näevad teadlased seda standardkoodi kõrvalekallet mitokondrites, mis omaenda ribosoomide ja tRNA-de tõttu on geneetilise triivi suhtes altid. Tuuma genoomides aga muutub geneetiline kood, kus aminohapete määramine mõne koodoniga asendatakse teise aminohappega, on väga haruldane. Kuni 2016. aastani oli ainus selline näide eukarüootides CUG-i ülekandmisel leutsiinist (selle tavaline tähendus) seriinile seeduvates pärmides.

Siis avastas 2016. aastal JGI teadlaste sarnane lüliti Pachysolen tannophilus'is. Tuntud pärmi perekonna Candida, P. tannophilus lähedane sugulane on hiljuti järjestatud pärm, mis võib kääritada puidust suhkrut, ksüloosi. Nagu teatatud Rahvusliku Teaduste Akadeemia toimingutes, avastas meeskond koodi CUG uue ümberjaotamise. Seekord muudeti CUG-i seriinelt alaniiniks P. tannophilus'is. See muutus oli ainult teine ​​juhtum, kui katkestatud koodonid muudeti ümber. Teadlased pole kindlad, miks või kuidas see muutus toimus, kuid teadmine, kas pärmi geneetilised koodid on samad, on geeniekspressiooni eksperimentide jaoks oluline.

Tuginedes sellele teabele järgnes veel üks teadlaste rühm, uurides pärmides fülogeneetilisi suhteid standardsete ja mittestandardsete geneetiliste koodidega. Käesoleval aastal loodusteadustes avaldatud selle aasta uuringus vaadeldi vastavalt 52-ga pärmseente genoomide seeriat, sh seitse uut sekveneerimist, kasutades kogu genoomi andmeid ja massispektromeetriat, et määrata vastavalt filogeensust ja geneetilisi koode. Selles andmekogus jälgisid teadlased kõiki kolme CUG koodoni ümberpaigutamist: CUG-Ser, CUG-Ala ja CUG- Leu.

Miks on CUG koodon pärmides ebastabiilne? Uuringu autorid teevad ettepaneku, et toksiini poolt põhjustatud loomulik valik tegutses spetsiifiliselt esivanema tRNA Leu vastu (CAG). Nad väidavad, et see toksiin võib olla pärit viirusega sarnasest elemendist (VLE). VLE-d, nn tapjaplasmiidide koodeksid toksiiniks ja antitoksiiniks ning need esinevad budding pärmis. Autorid usuvad, et VLE, ​​millel on tRNA Leu (CAG) -petsiifiline toksiin, nakatab päriliblede viie klade ühist esimest. Vastuseks pärmist pärinevad liigid kas muutsid oma geneetilisi koode või muutsid neid säilinud tRNA Leu geenide komplekti. Kui see hüpotees on õige, muudavad need geneetilise koodi põhjalik kaitsemehhanism.

menu
menu