uma Imagem de uma placa de agar listras com 16 diferentes cepas de Escherichia coli, cada uma contendo uma proteína verde fluorescente, com um início diferente codão (anotado ao longo da borda da placa). Os 16 codões correspondem aos 16 codões com expressão mais forte., Imagem é um composto de duas imagens super-impostas de um scanner a laser.
Durante décadas, os cientistas que trabalham com material genético trabalhei com algumas regras básicas em mente. Para começar, o DNA é transcrito em ARN mensageiro, e o ARNm é traduzido em proteínas, que são essenciais para quase todas as funções biológicas. Um princípio central em relação à tradução há muito tempo sustentou que apenas um pequeno número de sequências de três letras no mRNA, conhecido como codões de início, poderia desencadear a produção de proteínas., Mas os pesquisadores podem precisar revisitar e possivelmente reescrever esta regra, após medições recentes de uma equipe incluindo cientistas do Instituto Nacional de padrões e Tecnologia (NIST).
Os Achados, a serem publicados em 21 de fevereiro de 2017, na revista Nucleic Acids Research by scientists em uma colaboração de pesquisa entre a NIST e a Universidade de Stanford, demonstram que existem pelo menos 47 codões de início possíveis, cada um dos quais pode instruir uma célula para começar a síntese de proteínas. Pensava-se anteriormente que apenas sete dos 64 possíveis codões tripletos desencadeavam a síntese proteica.,
“pode ser que muitos potenciais iniciar códons permaneceu esquecido, porque ninguém pode vê-los”, disse o autor principal do Ariel Hecht, um membro da equipe da Iniciativa Conjunta para a Metrologia em Biologia (JIMB), uma colaboração de pesquisa que inclui NIST e Stanford.os cientistas fizeram muitas das suas descobertas iniciais sobre ADN e RNA, incluindo os codões iniciais, nos anos 50 e 60. essas ideias tornaram-se desde então consagradas em livros didácticos em todo o mundo como a compreensão moderna das regras da biologia molecular.,
o código genético é tipicamente representado através de sequências de quatro letras-A, C, G, E T ou U—que correspondem às unidades moleculares conhecidas como adenina, citosina, guanina e timina (para o código ADN) ou uracilo (para o código ARN). Há cinquenta anos, as melhores ferramentas de pesquisa disponíveis indicavam que havia apenas alguns codons de início (com sequências de Ago, GUG e UUG) na maioria dos seres vivos. Os codões iniciais são importantes para entender porque eles marcam o início de uma receita para traduzir RNA em cadeias específicas de aminoácidos (ou seja, proteínas).,
a percepção da equipe JIMB de que pode haver algo de errado na compreensão geral de como os codons se apresentam começou inesperadamente ao longo de uma rodada de bagels e café. Hecht e seus colegas Jeff Glasgow, Lukmaan Bawazer e Matt Munson estavam discutindo colega Paulo Jaschke do experimento, onde ele havia substituído o início códons de vários genes de um vírus PhiX174 com códons que não devem ter começado a tradução (AUA e ACG). No entanto, para surpresa de Jaschke, ele ainda estava detectando a expressão daqueles genes que deveriam ter sido silenciados devido à remoção de seus codões iniciais.,
Hecht e colegas, juntamente com Jaschke, perseguido, aquilo que parecia um tanto ingênua pergunta: e se os resultados indicaram que os codões não caber um tradicional descrição de iniciar ou não, mas, em vez teve diferentes probabilidade de começar a tradução?, Tanto quanto é do seu conhecimento, nunca ninguém tinha explorado sistematicamente se a tradução poderia ser iniciada a partir de todos os 64 codões. Nunca ninguém tinha provado que você não pode começar a tradução de qualquer codon.”nós meio que todos coletivamente nos perguntamos: alguém já olhou?”disse Hecht. Uma outra revisão da literatura disponível sobre o tema indicou que a resposta foi não.,
ao contrário de geneticistas trabalham há meio século, o JIMB equipe e outros que ponto para o funcionamento interno das células têm agora muito mais poderosas ferramentas à sua disposição, incluindo a proteína verde fluorescente (GFP), uma proteína adaptado de água-viva, e nanoluciferase, outra proteína adaptado a partir de um profundo mar de camarão. Tanto GFP quanto nanoluciferase emitem luz quando expressas dentro das células e foram otimizadas na última década para produzir sinais muito fortes que podem ser usados para sondar as células em profundidade.
“Há Dez Anos As ferramentas para fazer este tipo de medição não existiam”, disse Hecht.,
NIST é especialista no processo de medição de precisão, e o desafio de codon start provou irresistível para a equipe JIMB. A colaboração foi formada em 2016 com o objetivo de promover a Ciência da biomeasurement e facilitar o processo de descoberta, reunindo especialistas da academia, laboratórios do governo e da indústria para investigações científicas coletivas.
com a utilização de GFP e nanoluciferase, a equipa mediu o início da tradução na bactéria E. coli de todos os 64 codões. Eles foram capazes de detectar a iniciação da síntese de proteínas a partir de 47 codões.,as implicações do trabalho podem ser bastante profundas para a nossa compreensão da biologia.
“queremos saber tudo o que se passa dentro das células para que possamos entender plenamente a vida em escala molecular e ter uma melhor chance de parceria com a biologia para florescer juntos”, disse o Professor de Stanford e colega e conselheiro JIMB, Drew Endy. “Nós pensamos que sabíamos as regras, mas acontece que há um outro nível sobre o qual precisamos aprender. A gramática do DNA pode ser ainda mais sofisticada do que imaginávamos.,”
ainda, a equipe JIMB adverte, este artigo é realmente apenas o primeiro passo, e não é claro que estudos de outros organismos irão revelar.”precisamos ser muito cuidadosos em extrapolar desses achados ou aplicá-los a outros organismos sem pesquisas mais profundas”, disse Hecht. Ele espera que este artigo encoraje ou inspire outros pesquisadores a explorar o tema para encontrar ainda mais respostas.
“pode ser que todos os codões possam ser codões iniciais”, disse Hecht. “Eu acho que é apenas uma questão de ser capaz de medi-los no nível certo.,”
Paper: Ariel Hecht, Jeff Glasgow, Paul Jaschke, Lukmaan Bawazer, et al. Medições da iniciação da tradução de todos os 64 codões da E. coli. Nucleic Acids Res. gkx070. Publicado online em 21 de fevereiro de 2017. DOI: 10.1093/nar / gkx070.