Uusi geneettisen informaation taso määrittää proteiinisynteesin nopeuden

Kalifornian yliopiston [University of California, San Francisco (UCSF)] tutkijaryhmä on löytänyt geneettisestä koodista uuden aiemmin tuntemattoman informaatiotason. Tutkijat käyttivät UCSF:ssä kehitettyä ribosomin profiloinniksi(ribosome profiling) kutsuttua tekniikkaa, jonka avulla voidaan mitata geenien aktiivisuutta ja proteiinisynteesin nopeutta elävässä solussa.

Tutkijat mittasivat proteiinisynteesin nopeutta bakteereissa ja havaitsivat, että pienilläkin geneettisillä muutoksilla oli dramaattisia seurauksia. Tämä koski myös merkityksettöminä pidettyjä ns. hiljaisia mutaatioita, joissa yhden emäksen muutos (pistemutaatio) ei kuitenkaan aiheuta aminohapon muutosta proteiinissa. Tutkijoiden hämmästykseksi nämä muutokset hidastivat proteiinisynteesin nopeuden jopa alle kymmenesosaan alkuperäisestä nopeudesta. Biologiassa on 50 vuoden ajan uskottu, että samaa aminohappoa koodaavat emäsyhdistelmät eli kodonit ovat  redundanttisia eli niiden uskottiin sisältävän vain korvaavaa informaatiota.

Tutkijat havaitsivat, että ns. Shine-Dalgarno-sekvenssejä sisältäneen geenin proteiinisynteesi oli hitaampaa, kuin vastaavan redundanttisilla kodoneilla varustetun geenin proteiinisynteesi. Kun geeneihin lisättiin näitä sekvenssejä, saatiin proteiinisynteesiin taukoja. Niiden arvellaan olevan osa solun säätöjärjestelmää, jolla varmistetaan, että proteiineja valmistetaan oikeaan aikaan ja oikea määrä. Valmistustekniikassa tämä tunnetaan JOT-periaatteena (Just-On-Time).

Tämä tutkimus on hyvä esimerkki kokeellisen tutkimuksen tehosta tieteellisen tiedon lisäämisessä ja samalla sen laadun parantamisessa. Kodonien "redundanssille" on olemassa myös mielikuvitukseen perustuvia eli kehitysopillisia selityksiä. Erään kehitysopillisen teorian mukaan elämä on saanut alkunsa valtameren syvänteiden vulkaanisissa purkausaukoissa. Tämän perusteella on arveltu, että korkea hydrosstaattinen paine olisi ollut se valintatekijä, joka vaikutti siihen kuinka monta kodonia kukin aminohappo sai (Di Giulio 2005). Valinta olisi suosinut paremmin painetta kestäviä aminohappoja.

Tässäkään tapauksessa kehitysoppiin perustuva teorianmuodostus ei tuottanut kestävää hedelmää, vain bioastiaan kelpaavan. Mistähän se sitten johtuu, että tässäkin lopulta (kun tarpeeksi tutkittiin eikä vain arvailtu) löydettiin uutta informaatiota? Yleensä informaatiolla on ns. älykäs syy.


Lähteet:

 http://www.sciencedaily.com/releases/2012/03/120328142850.htm

Di Giulio, Massimo (2005): The origin of the genetic code: theories and their relationship, a review.Biosystems 80: 175–184.