Трансляция - это процесс преобразования генетической информации в белки, рабочие лошадки клетки. Небольшие молекулы, называемые транспортными РНК («тРНК»), играют решающую роль в трансляции; они представляют собой молекулы-адаптеры, которые сопоставляют кодоны (строительные блоки генетической информации) с аминокислотами (строительными блоками белков). Организмы несут множество типов тРНК, каждая из которых кодируется одним или несколькими генами («набором генов тРНК»).
Вообще говоря, функция набора генов тРНК - транслировать 61 тип кодона в 20 различных видов аминокислот - сохраняется во всех организмах. Тем не менее, состав набора генов тРНК может значительно различаться между организмами. Вопрос о том, как и почему возникают эти различия, вызывает давний интерес ученых.
Эволюция бактериальной тРНК, установленная в лаборатории
Дженна Галли (руководитель исследовательской группы в Институте эволюционной биологии им. Макса Планка) и ее команда исследовали, как может развиваться набор генов тРНК бактерии Pseudomonas fluorescens, используя сочетание математического моделирования и лабораторных экспериментов.
Мы начали с удаления одного типа тРНК из генома бактерии, в результате чего появился бактериальный штамм, который растет медленно. Мы дали этому медленно растущему штамму возможность улучшить свой рост в ходе эволюционного эксперимента в реальном времени. Мы наблюдалось неоднократное и быстрое улучшение штамма. Улучшение было связано с дублированием больших фрагментов бактериальной генетической информации, причем каждое дублирование содержало компенсаторный ген тРНК. В конечном счете, элиминация одного типа тРНК была компенсирована увеличением количества во-вторых, другой тип тРНК.- сказала Дженна Галли. - Дублированный тип тРНК может компенсировать, потому что он способен выполнять с более низкой скоростью функцию сопоставления кодонов и аминокислот исключенного типа тРНК.
Первое прямое наблюдение дупликации гена тРНК
Сравнения генов тРНК в родственных геномах ранее предоставили доказательства дублирования некоторых генов тРНК на протяжении всей истории эволюции. Описанные здесь эксперименты предоставляют прямые эмпирические доказательства того, что наборы генов тРНК могут эволюционировать посредством событий дупликации.