Credit: Jeff Glasgow/Ariel Hecht/Kelly Irvine/NIST

timp De decenii, oamenii de știință care lucrează cu material genetic au lucrat cu câteva reguli de bază în minte. Pentru început, ADN-ul este transcris în ARN mesager (ARNm), iar ARNm este tradus în proteine, care sunt esențiale pentru aproape toate funcțiile biologice. Un principiu central în ceea ce privește traducerea a susținut mult timp că doar un număr mic de secvențe de trei litere în ARNm, cunoscute sub numele de codoni de pornire, ar putea declanșa producerea de proteine., Dar cercetătorii ar putea avea nevoie să revizuiască și, eventual, să rescrie această regulă, după măsurători recente de la o echipă care include oameni de știință de la Institutul Național de standarde și Tehnologie (NIST).rezultatele, care urmează să fie publicate pe 21 februarie 2017, în revista Nucleic Acids Research de către oamenii de știință într-o colaborare de cercetare între NIST și Universitatea Stanford, demonstrează că există cel puțin 47 de codoni de pornire posibili, fiecare putând instrui o celulă să înceapă sinteza proteinelor. Sa crezut anterior că doar șapte din cei 64 de codoni tripleți posibili declanșează sinteza proteinelor.,

„ar putea fi faptul că mulți potențiali începe codonii au rămas nedescoperite pentru că nimeni nu le-ar putea vedea”, a spus autorul principal Ariel Hecht, un membru al echipei la Inițiativa Comună pentru Metrologie în Biologie (JIMB), o colaborare de cercetare, care include NIST și Stanford.oamenii de știință au făcut multe dintre descoperirile lor inițiale despre ADN și ARN, inclusiv codonii de început, în anii 1950 și 1960. aceste idei au devenit de atunci consacrate în manualele din întreaga lume ca înțelegerea modernă a regulilor biologiei moleculare.,

codul Genetic este reprezentat de obicei prin secvențe de patru litere—A, C, G și T sau U—care corespund unităților moleculare cunoscute sub numele de adenină, citozină, guanină și timină (pentru codul ADN) sau uracil (pentru codul ARN). În urmă cu cincizeci de ani, cele mai bune instrumente de cercetare disponibile au indicat că există doar câteva codoni de pornire (cu secvențe de AUG, GUG și UUG) în majoritatea lucrurilor vii. Codonii de pornire sunt importanți pentru a înțelege, deoarece marchează începutul unei rețete pentru traducerea ARN-ului în șiruri specifice de aminoacizi (adică proteine).,realizarea echipei JIMB că ar putea fi ceva rău în înțelegerea generală a modului în care funcționează codonii a început în mod neașteptat peste o rundă de covrigi și cafea. Hecht și colegii lui Jeff Glasgow, Lukmaan Bawazer și Matt Munson-au discutat colegul Paul Jaschke e experiment în care el l-a înlocuit la începutul codonii de mai multe gene ale unui virus PhiX174 cu codonii care nu ar trebui să au început traducere (AUA și ACG). Cu toate acestea, spre surprinderea lui Jaschke, el încă detecta expresia acelor gene care ar fi trebuit să fie reduse la tăcere din cauza eliminării codonilor lor de început.,

Credit: Ariel Hecht

Hecht și colegii, împreună cu Jaschke, a urmat ceea ce părea mai degrabă ca o naivă întrebare: Ce se întâmplă dacă rezultatele au indicat că codonii nu se potrivesc tradițional descriere a porni sau nu, dar în schimb au avut diferite likelihoods să înceapă traducere?, Din cunoștințele lor, nimeni nu a explorat sistematic dacă traducerea ar putea fi inițiată din toate cele 64 de codoni. Nimeni nu a dovedit vreodată că nu puteți începe traducerea din Niciun codon.

” ne-am întrebat cu toții în mod colectiv: s-a uitat cineva vreodată?”a spus Hecht. O revizuire suplimentară a literaturii disponibile pe această temă a indicat că răspunsul a fost nu.,

spre Deosebire de geneticieni care lucrează o jumătate de secol în urmă, JIMB echipa și alții care la egal la egal în lucrările interioare de celule au acum mult mai puternice instrumente aflate la dispoziția lor, inclusiv proteina fluorescentă verde (GFP), o proteină adaptat la meduze, și nanoluciferase, o altă proteină, adaptat de la o adâncime de creveți. Atât GFP cât și nanoluciferaza emit lumină atunci când sunt exprimate în interiorul celulelor și au fost optimizate în ultimul deceniu pentru a produce semnale foarte puternice care pot fi utilizate pentru a sonda celulele în profunzime.”acum zece ani instrumentele pentru a face acest tip de măsurare nu existau”, a spus Hecht.,NIST este specializat în procesul de măsurare a preciziei, iar provocarea codonului de pornire s-a dovedit irezistibilă pentru echipa JIMB. Colaborarea a fost formată în 2016 cu scopul de a avansa știința biomeasurement și de a facilita procesul de descoperire prin reunirea experților din mediul academic, laboratoare guvernamentale și industrie pentru investigații științifice colective.cu ajutorul GFP și nanoluciferazei, echipa a măsurat inițierea traducerii în bacteria E. coli din toate cele 64 de codoni. Ei au fost capabili să detecteze inițierea sintezei proteinelor din 47 de codoni.,implicațiile lucrării ar putea fi destul de profunde pentru înțelegerea biologiei.”vrem să știm tot ce se întâmplă în interiorul celulelor, astfel încât să putem înțelege pe deplin viața la scară moleculară și să avem șanse mai bune de a colabora cu biologia pentru a înflori împreună”, a spus profesorul Stanford și colegul și consilierul JIMB, Drew Endy. „Am crezut că știm regulile, dar se dovedește că există un alt nivel despre care trebuie să învățăm. Gramatica ADN – ului ar putea fi chiar mai sofisticată decât ne-am imaginat.,totuși, echipa JIMB avertizează, această lucrare este de fapt doar primul pas și nu este clar ce vor dezvălui studiile altor organisme.”trebuie să fim foarte atenți să extrapolăm din aceste constatări sau să le aplicăm altor organisme fără cercetări mai aprofundate”, a spus Hecht. El speră că această lucrare va încuraja sau inspira alți cercetători să exploreze subiectul pentru a găsi și mai multe răspunsuri.

„s-ar putea ca toți codonii să poată fi codoni de început”, a spus Hecht. „Cred că este doar o chestiune de a le putea măsura la nivelul potrivit.,”

Hârtie: Ariel Hecht, Jeff Glasgow, Paul Jaschke, Lukmaan Bawazer, et al. Măsurători ale inițierii traducerii din toate cele 64 de codoni din E. coli. Acizi nucleici Res. gkx070. Publicat online februarie 21, 2017. DOI: 10.1093/nar / gkx070.