捷克研究人員解譯了一種未知寄生蟲的獨特DNA序列 12-01-2023
它被稱為 Blastocrithidia nonstop,它是一種寄生蟲-直到現在科學界還不知道它,同時又非常獨特。 為什麼它的發現如此非凡? 專家們發現,這種新描述的原生動物表現出完全不可預測和明顯的遺傳密碼差異,而遺傳密碼在包括人類在內的絕大多數生物體中都是相同的。 破解遺傳之謎的是捷克分子生物學家,主要來自中科院微生物研究所和中科院生物中心寄生蟲研究所。 該項目得到了捷克科學基金會的支持,該研究發表在著名的科學雜誌《自然》上。
Blastocrithidia nonstop 是異翅目昆蟲的一種寄生蟲,最近被研究人員在捷克共和國利貝雷茨地區自然保護區的草地上可見的一種盾蟲 Eysarcoris aeneus 中發現。 這種寄生性原生動物不直接攻擊人類,但它屬於錐蟲目—與布氏錐蟲密切相關的原生動物,後者會導致人類和牛類致命的昏睡病。 它的遺傳“偏差”使這種新的原生動物對於進一步的生物學研究具有難以置信的價值,因為它可能使研究人員能夠以以前無法想像的方式操縱遺傳密碼。
新發現和描述的鞭毛蟲Blastocrithidia nonstop與導致昏睡病的錐蟲密切相關。
基因組就像一本滿是句子的書——基因
遺傳信息存儲在 DNA 分子中。 它的各個部分稱為基因,任何給定生物體中的這些基因的集合稱為基因組。 每個基因都包含製造一種蛋白質的配方,這種蛋白質由 20 種基本氨基酸的不同組合組成,這一過程稱為蛋白質合成。 為了簡化和描繪一個說明性的類比,可以將基因視為以大寫字母開頭並以句號結尾的單個句子,而基因組本身就是講述整個故事的書。 大寫字母和句點將單個句子分開,為整個故事提供了清晰的結構和意義。
然而,最近,人們發現有些生物體的“句子”已經滲透了額外的句號,取代了任意單詞的特定字母(E 和 P,在本例中代表特定的氨基酸)。 結果,讀者(在基因組的情況下,它們包括核醣體,破譯遺傳密碼的細胞機器)對句子的實際結束位置感到困惑,句法和故事變得完全無法理解。 在比喻意義上,可以說他們經歷了語言混亂,就像巴別塔的聖經神話一樣。
Blastocrithidia 不停地寄生在波西米亞天堂保護區內捕獲的盾蟲 Eysarcoris aeneus。
也許最令人困惑的是新描述的寄生捷克異翅目昆蟲的錐蟲屬。 捷克科學院生物中心寄生蟲研究所和微生物研究所的研究人員發現了一種在這種原生動物中進化的分子機制,可以讓讀者(核醣體)在其基因語句中導航,就好像沒有 額外的句號。 然而,這些句子的編碼非常特殊,以至於其他生物的閱讀器(核醣體)無法正確破譯這個故事(遺傳訊息)。
“訣竅在於轉移 RNA 分子或 tRNA 的性質和長度,它通常充當核醣體的解謎指南,以及通常確保細胞中終止密碼子識別的一種蛋白質的獨特修飾,即精確的終止蛋白質合成,”CAS 微生物研究所的 Leoš Valášek 解釋說。 由於這兩個修飾分子的相互作用,這種原生動物的核醣體知道何時正確結
這種原生動物的核醣體知道何時正確結束一個句子(不管句號的數量多寡),以及何時用兩個原始字母(E 和 P)替換句號, 這讓故事(遺傳訊息)恢復了它的意義。
為什麼它的名字中有“不間斷”?
“這種鞭毛蟲之所以被命名為 Blastocrithidia nonstop,是因為它與通用遺傳密碼的差異非常大。 事實上,它的基因中攜帶著數以千計的 UAA、UAG 和 UGA 終止密碼子,但它的核醣體不會將這些解讀為相應蛋白質生產的結束。 如果是這樣,它的蛋白質都不會是全長的,這對它的細胞來說是致命的,”Zdeněk Paris 解釋說。 相反,蛋白質合成仍在繼續(因此得名 Blastocrithidia nonstop),因為核醣體借助捷克研究人員在新研究中詳述的獨特適應性,將 UAA 和 UAG 的氨基酸谷氨酸以及 UGA 的色氨酸分配給這些終止密碼子。 因此,這種原生動物賴以生存的一切,都可以輕鬆地自行製造。
這一獨特的發現不僅對基礎生物學研究很重要,而且對最新的科學趨勢也很重要,例如合成生物學,其旨在為因各種目的而人工創造的生物物質提升其生產和性能。
https://www.avcr.cz/en/news-archive/Czech-researchers-decipher-the-unique-DNA-of-a-previously-unknown-parasite/