Одна РНК — два белка: впервые создан параллельный генетический код

Не пытайтесь повторить это на реальном организме.

Команда исследователей под руководством биолога Джорджа Черча разработала систему, в которой два разных генетических кода работают параллельно. В эксперименте обе системы считывали одну и ту же матричную РНК, но производили разные белки.

Генетический код определяет, как последовательность ДНК превращается в белок: информация сначала копируется в матричную РНК, после чего рибосома считывает ее по три основания за раз. Каждому такому кодону соответствует определенная аминокислота, доставляемая транспортной РНК.

Ученые уже экспериментировали с альтернативными генетическими кодами, однако подобные работы требуют серьезной перестройки генома. В некоторых проектах приходилось изменять практически каждый ген бактерии, чтобы после переназначения кодонов клетка продолжала собирать нормальные белки.

Новая работа предлагает обойти эту проблему созданием второй независимой системы трансляции. Для этого ученые изменили небольшой участок транспортной РНК, отвечающий за взаимодействие с рибосомой; после такой модификации обычные рибосомы переставали эффективно распознавать альтернативные тРНК.

Затем исследователи внесли соответствующие изменения в рибосомную РНК и восстановили совместимость уже внутри второй пары. В результате один набор тРНК взаимодействовал с обычными рибосомами, а другой — с модифицированными.

После этого ученые проверили, могут ли измененные транспортные РНК по-прежнему связываться с аминокислотами. Оказалось, большинство модифицированных тРНК можно «зарядить» аминокислотами; правда, их эффективность обычно была ниже, чем у естественных аналогов.

В финале команда создала альтернативный генетический код и подготовила матричную РНК, пригодную для считывания обеими системами. В общей реакционной смеси присутствовали два типа рибосом и два набора транспортных РНК. Эксперимент завершился синтезом двух разных белков из одной и той же последовательности мРНК: каждая система интерпретировала кодоны по собственным правилам.

Важный момент: пока все опыты проводились вне живых клеток. В реальном организме модифицированные рибосомы могут начать ошибочно считывать обычные мРНК и производить дефектные белки — это будет не очень хорошо.