Buňky podstupují řadu složitých kroků, aby přeložily svou sekvenci základních stavebních kamenů DNA do proteinů, které pak fungují jako pracovní koně vykonávající životně důležité funkce. Vzhledem k tomu, že na jednom řetězci DNA je zakódováno mnoho různých bílkovin, buňka používá značky, aby věděla, kdy má začít a kdy ukončit tvorbu bílkoviny.
V mnoha učebnicích biologie se uvádí, že startovací značka, nazývaná startovací kodon, vždy kóduje sloučeninu zvanou methionin. William Duax, strukturní biolog ze Státní univerzity New York v Buffalu, však tvrdí, že nový výzkum jeho týmu naznačuje, že by se učebnice mohly mýlit. Výzkum představí na 66. výročním zasedání Americké krystalografické asociace, které se koná 22.-26. července v Denveru ve státě Colorado.
„Máme dostatek důkazů, že stovky nejstarších ribozomálních proteinů stále začínají kódem valinu nebo leucinu a nemají v DNA kodon pro methionin,“ řekl Duax s odkazem na proteiny, které se nacházejí v základních buněčných komponentách zvaných ribozomy. „Nalezli jsme jednoznačný důkaz, že nejstarší druhy na Zemi stále používají primitivní formu genetického kódu, která se skládá pouze z poloviny standardních 64 kodonů,“ řekl.“
Výsledky jsou v rozporu s obecně rozšířeným názorem biologů. „V učebnicích jsou značné chyby. Univerzální kód není univerzální a všechny druhy žijící nyní na Zemi nepoužívají kód „zamrzlý v čase“, jak tvrdili Watson a Crick,“ řekl Duax. „Některé základní předpoklady o evoluci jsou nesprávné.“ Duax také poznamenal, že výsledky vyvolávají otázky ohledně některých aspektů hypotézy o vzniku života, nazývané svět RNA, která předpokládá, že RNA, která je podobná DNA a stále se používá v buňkách, byla prvním genetickým materiálem.
Duax a jeho tým získali své výsledky procházením databáze, která obsahuje sekvence více než 90 milionů genů. Tyto geny kódují bílkoviny a vědci použili nové techniky k přesné identifikaci všech členů každé rodiny bílkovin a jejich odlišení od všech ostatních rodin, které zůstaly nezměněny po dobu 3 miliard let.
Výzkumný tým vyvinul programy k urychlení úplného zachycení a dokonalého zarovnání rodin bílkovin, které mají 25 000 členů a zahrnují všechny druhy, u nichž jsou uvedeny genomy. Z těchto dokonalých zarovnání mohli vědci určit přesné umístění a funkci nejkonzervativnějších zbytků v zarovnání, tedy proteinů, které zůstaly stejné po nejdelší dobu. Z těchto prapůvodních proteinů vědci zjistili důkaz, že nejstarší proteiny nezačínají standardním způsobem nebo nepoužívají mnoho dalších částí standardních kódů pro tvorbu proteinů.
Možná stejně překvapivý jako výzkum a jeho výsledky je způsob, jakým Duax pomohl financovat svůj výzkum. Vytvořil třítýdenní letní školu molekulární bioinformatiky a evoluce pro vysoce motivované středoškolské studenty. V uplynulých šesti letních měsících vyškolil více než 220 studentů, kteří sledovali vznik a evoluci složení a skládání proteinů, všech buněčných druhů a genetického kódu.
Kromě toho, že Duaxova práce mění pohled na genetické kódování a přepisuje učebnice, má uplatnění v genetických terapiích, které využívají strukturní detaily bakterií k vývoji terapií, které jsou selektivní a mají méně vedlejších účinků.
Dalším krokem výzkumného týmu je publikovat výsledky své práce a získat zpětnou vazbu od ostatních vědců.
„Někteří z mých studentů jsou v programu již tři roky a jsou již vybaveni k přípravě rukopisů pro zaslání do časopisů v oblasti molekulární evoluce a strukturních věd,“ řekl Duax. Tým je však teprve na začátku.