Codering van eiwitten minder strikt dan gedacht

De codoncirkel

De codoncirkel, te lezen van binnen naar buiten. Aan de rand is te zie voor welk aminozuur het codon codeert. Er zijn drie stopcodons (zwarte stippen) die bij micro-organismen wel kunnen coderen voor een afwijkend aminozuur

Eiwitten bestaan uit een aaneenschakeling van (maximaal) twintig verschillende eiwitten. Elk aminozuur wordt gecodeerd door een zogeheten codon, een trits DNA-‘letters’). Dat geeft 64 combinatiemogelijkheden, dus zijn er meer codons voor hetzelfde aminozuur plus nog wat stopcodons, die aangeven dat het aflezen van het boodschapper-RNA in het ribosoom moeten worden gestopt. Sommige van die stopcodons coderen bij micro-organismen echter voor het aminozuur selenocysteïne, niet een van de twintig, vonden onderzoekers in Amerika. Het systeem is flexibeler dan gedacht en wie weet wat de natuur nog meer in petto heeft?

Ons DNA is opgebouwd uit vier ‘letters’: A, C, G en T, afkortingen voor de vier verschillende nucleotiden waar het erfmolecuul is opgebouwd. Drie opeenvolgende bases, een codon, coderen voor een aminozuur (zoals gezegd). Er zijn drie tripletten (= codons) die coderen voor het eind van de aflezing van het het boodschapper-RNA-molecuul. In sommige organismen codeert een stopcodon UGA (U is de RNA-versie van de T in DNA) voor het aminozuur selenocysteïne (niet een van de twintig ‘eiwitaminozuren’). Cysteïne wel. Dat heeft een zwavelatoom op de plaats waar selenocysteïne het met zwavel verwante seleenatoom heeft.
Het onderzoek van wetenschappers van het Amerikaanse ministerie van energie en van de Yale-universiteit is een vervolg op onderzoek waarover in 2014 twee artikelen verschenen. Toen meldden onderzoekers van het genoominstituut van het ministerie in Science dat sommige (micro-)organismen de stopcodons anders ‘interpreteren’. In Angewandte Chemie meldden onderzoekers van Yale destijds dat bijna alle codons in de bekende darmbacterie Escherichia coli kunnen coderen voor selenocysteïne. De vraag was of dat uitzonderlijk was in de natuur.
“Met de geweldige hoeveelheid materiaal bij het genoominstituut konden we snel allerlei hypotheses uitproberen”, zei Dieter Söll van Yates. Onderzoekers bekeken grote hoeveelheden genetisch materiaal van micro-organismen om te zien of daar ook stopcodons een andere functie konden hebben. Uit de genetische informatie van 25 000 bacteriën en bacteriofagen destilleerden de onderzoekers verschillende exemplaren die de stopcodons UAG en UAA herkenden, naast tien gewone codons die als varianten van het selenocysteïnecodon UGA werden gebruikt. Dat schept chaos in wat tot nu toe als een zeer orderlijk systeem werd gezien. Misschien, stellen de onderzoekers, zijn er wel andere coderingssystemen in de natuur dan die wij nu kennen.
Hoe dan ook, het is gebleken dat de strikte vertaling van DNA naar eiwit ietwat flexibeler is dan gedacht. Die ‘losheid’ kan nog groter blijken dan nu gezien, want het overgrote deel van het erfgoed van organismes is nog onbekend. Het onderzoek toont ook aan dat de genetische codering afhankelijk is van de ‘context’. Dat is goed om te weten als we plan zijn zelf DNA-sequenties te gaan schrijven, want wat weten we nu eigenlijk van dat systeem?

Bron: Science Daily

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *