A sejtek számos bonyolult lépést tesznek meg, hogy a DNS-alapépítőelemek szekvenciáját fehérjékké alakítsák át, amelyek aztán munkagépként végzik el az élet létfontosságú funkcióit. Mivel egyetlen DNS-szálon sok különböző fehérje van kódolva, a sejt markerek segítségével tudja, hogy mikor kell elkezdeni és mikor kell abbahagyni egy fehérje előállítását.
Sok biológia tankönyv szerint a start marker, az úgynevezett startkódon mindig egy metionin nevű vegyületet kódol. William Duax, a buffalói New York-i Állami Egyetem strukturális biológusa szerint azonban a csoportja által végzett új kutatás azt sugallja, hogy a tankönyvek tévedhetnek. A kutatást az Amerikai Kristallográfiai Társaság 66. éves találkozóján fogja bemutatni, amely július 22-26. között segít a coloradói Denverben.
“Bőséges bizonyítékunk van arra, hogy a legrégebbi riboszómális fehérjék százai még mindig valin vagy leucin kóddal kezdődnek, és a DNS-ben nem szerepel a metionin kódja” – mondta Duax, utalva a riboszómáknak nevezett alapvető sejtkomponensekben található fehérjékre. “Egyértelmű bizonyítékot találtunk arra, hogy a Földön élő legkorábbi fajok még a genetikai kódnak egy olyan primitív formáját használják, amely a szabványos 64 kodonnak csak a feléből áll” – mondta.”
Az eredmények ellentmondanak a biológusok körében széles körben elterjedt hiedelemnek. “A tankönyvekben jelentős hibák vannak. Az univerzális kód nem univerzális, és a Földön ma élő összes faj nem egy “időbe fagyott” kódot használ, ahogy azt Watson és Crick állította” – mondta Duax. “Az evolúcióval kapcsolatos néhány alapfeltevés helytelen”. Duax azt is megjegyezte, hogy az eredmények megkérdőjelezik az élet eredetéről szóló hipotézis, az úgynevezett RNS-világ néhány aspektusát, amely azt állítja, hogy a DNS-hez hasonló és a sejtekben ma is használt RNS volt az első genetikai anyag.
Duax és csapata egy több mint 90 millió gén szekvenciáját tartalmazó adatbázis átfésülésével jutott eredményeikhez. A gének fehérjéket kódolnak, és a kutatók új technikákat alkalmaztak az egyes fehérjecsaládok minden tagjának pontos azonosítására és megkülönböztetésére az összes többi családtól, amelyek 3 milliárd éve változatlanok maradtak.
A kutatócsoport olyan programokat fejlesztett ki, amelyek felgyorsítják a 25 000 taggal rendelkező és minden olyan fajt felölelő fehérjecsaládok teljes rögzítését és tökéletes összehangolását, amelyekről genomokat jelentettek. Ezekből a tökéletes összehangolásokból a kutatók azonosítani tudták a leginkább konzervált maradékok pontos helyét és funkcióját az összehangolásban, vagyis azokat a fehérjéket, amelyek a leghosszabb ideig ugyanazok maradtak. Ezekből az ősfehérjékből a kutatók bizonyítékot találtak arra, hogy a legrégebbi fehérjék nem a szabványos módon indulnak el, vagy nem használják a fehérjék létrehozására szolgáló szabványos kódok számos más részét.
Talán legalább annyira meglepő, mint a kutatás és annak eredményei, hogy Duax hogyan segítette a kutatás finanszírozását. Kifejlesztett egy háromhetes nyári iskolát a molekuláris bioinformatika és evolúció témakörében magasan motivált középiskolások számára. Az elmúlt hat nyáron több mint 220 diákot képzett ki arra, hogy nyomon kövessék a fehérjék összetételének és hajtogatásának, az összes sejtfajnak és a genetikai kódnak az eredetét és evolúcióját.
Amellett, hogy megváltoztatja a genetikai kódolásról alkotott képünket és átírja a tankönyveket, Duax munkája a genetikai terápiákban is alkalmazható, amelyek a baktériumok szerkezeti részleteit kihasználva olyan terápiákat fejlesztenek ki, amelyek szelektívek és kevesebb mellékhatással járnak.
A kutatócsoport következő lépése, hogy publikálják munkájuk eredményeit, és visszajelzést kapjanak más kutatóktól.
“Néhány diákom már három éve részt vesz a programban, és már felkészültek arra, hogy kéziratokat készítsenek a molekuláris evolúció és a szerkezettudomány folyóirataihoz való benyújtásra” – mondta Duax. A csapat azonban még csak a kezdeteknél tart.