Známý genetický a evoluční biolog Theodosius Dobzhansky (1900-1975) publikoval esej V roce 1973 v časopise Učitel americké biologies názvem „Nic v biologii nedává smysl, s výjimkou evoluce“. Titul se stal velmi populární ve vědeckých kruzích. Bylo to dokonce vyryto v Jordánské síni vědy o University of Notre Dame v USA.
Nedávno, článek v Journal of Molecular Evolution Autor: Qiuhua Xie a Yuange Duan z Čínské zemědělské univerzity v Pekingu předpokládali, že ani ve světle evoluce není snadné pochopit rozšířenou přetrvávání editace RNA A-to-I u zvířat a hub.
Editace RNA A-to-I nebyla dosud objevena v době Dobzhanského.
Vaření bílkovin
DNA je v podstatě knihou receptů. Každý recept říká buňkám v našem těle, jak vyrobit specifické proteiny kombinací 20 složek, nazývaných aminokyseliny, různými způsoby.
Někdy je recept pro jeden protein, někdy je to pro více. Ať tak či onak, každý recept se nazývá gen. Recepty jsou psány ve vlastním jazyce genu, který používá abecedu sestávající ze čtyř „písmen“: A, T, G a C. Například, alanin složky může být psán jako GCA, glycin lze psát jako GGT atd.
Buňka přepisuje recept na výrobu proteinu z genu v DNA na mRNA. Potom buňka přesune mRNA z jádra do ribozomu, kde je mRNA „čte“, aby vytvořila protein.
Někdy poté, co buňka zkopíruje recept na mRNA, přepíná v ní konkrétní písmena – konkrétně „A“ v jazyce mRNA výše (stojící pro adenosin) na „i“ (inosin). Tato konverze se nazývá a-to-i mRNA editace. Za to jsou zodpovědné proteiny v buňce zvané ADAR.
A když z této mRNA čte ribozom, aby vytvořil protein, čte inosin, jako by to byl guanin. Úpravy mRNA A-to-I tedy vede k proteinu s aminokyselinou kódovanou, řekněme, axx, která má být vyrobena jako protein s aminokyselinou kódovanou GXX.
To může být nebezpečné.
Proč tak komplikované?
Některá písmena v receptu vypráví ribozom, kde recept končí. Říká se jim stop kodony. Dva příklady jsou UAG a UGA. Když proteiny ADAR působí na kteroukoli z nich, ribozom je čte jako UGG, což je instrukce pro vložení aminokyselinové tryptofan. Takže místo toho, aby se v tomto okamžiku zastavil, dostává konstrukční protein tryptofan a ribozom pokračuje, dokud nenarazí na další stop kodon.
Funky část je, že i když víme, že ADAR zprostředkovaná editace mRNA A-to-I existuje, nemáme ponětí proč.
Například, pokud by cílem bylo, aby buňka instruovala ribozom, aby viděli UGG místo UAG, bylo by pro DNA jednodušší říci UGG. Ale ADAR zprostředkovaný způsob je z nějakého neznámého důvodu složitější: DNA říká UAG, následovaná proteiny ADAR, které zasahují, aby je později změnily na UGG.
Dávat smysl
V a Studie ledna 2024Vědci z Northwest A&F University v Číně Yanglingu položili tuto otázku na volanou houbu Fusarium graminearumkterý infikuje plodiny pšenice a ječmene.
Ale místo toho, aby našli další připomenutí tajemství, našli pohled na vodítko.
Když F. Graminearum Roste na infikované rostlině, tj. Ve své vegetativní růstové fázi, jeho buňky nedělají žádnou editaci mRNA A-to-I. Když však houba vstoupí do své sexuální fáze, více než 26 000 míst přepsalo z jeho DNA do mRNA podléhající editaci mRNA A-to-I.
Proč?
Tým se zaměřil na 71 F. Graminearum Geny, jejichž kódovací sekvence byla přerušena stopkovým kodonem UAG, který proteiny ADAR míchaly. Vzhledem k tomu, že předem zkrácená verze mRNA všech těchto genů obsahovala předčasný stop kodon, tým nazval geny PSC.
Když smazali některou z PSC geny z genomu, F. Graminearum nebyl ovlivněn ve fázi vegetativního růstu. Ale když začali mazat PSC Geny Ve svém sexuálním stádiu byly pozorovatelné účinky.
To prokázalo, že editace mRNA A-to-I byla nezbytná pro správnou funkci PSC Geny během sexuálního vývoje.
Zjistili také, že neupravená verze dvou genů (PSC69 a PSC64) pomohl houby odolávat environmentálním stresu během fáze vegetativního růstu. To znamenalo, že mutace A až G v DNA by byla během asexuálního růstu nevýhodná. Tato zjištění společně vysvětlila, proč evoluce nenahradila A v DNA sekvenci těchto dvou genů G na začátku jejich života.
Nikdy tak snadné
Ze 71 genů, které tým zkoumal, se zdálo, že pouze dva těží z editace mRNA A-to-I. Ale co dalších 26 000 webů v genomu houby? Je možné, že v průběhu času se zvýší geny, které těží z editace mRNA A-to-I, a úpravy mRNA pomocí ADAR se stanou nezbytnou součástí dráhy genové exprese. V tomto okamžiku je možné si představit, že se v genomu začne hromadit více mutací G-A-A, chráněné editačními stroji založenými na ADAR.
Král Alfonso X (1221-1284) Španělska údajně zabručel: „Pokud mě Pán Almighty konzultoval, než se pustil do jeho stvoření, měl jsem doporučit něco jednoduššího.“
Zdá se, že vědci z Pekingu tento nářek sdíleli, ale byli v jejich artikulaci více prozaičtí. Vysvětlení čisté výhody editace mRNA A-to-I „je mnohem obtížnější než odhalení své funkce,“ napsali ve svém příspěvku.
DP Kasbekar je vědec v důchodu.
Publikováno – 19. května 2025 05:30
