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細胞は、基本的なDNA構成要素の配列をタンパク質に変換するために、多くの複雑なステップを踏みます。 多くの異なるタンパク質が1本のDNA鎖にコード化されているため、細胞はタンパク質をいつ作り始め、いつ止めるかを知るためにマーカーを使用します。

多くの生物学の教科書では、開始コドンと呼ばれる開始マーカーは常にメチオニンという化合物をコードしているとされています。 しかし、ニューヨーク州立大学バッファロー校の構造生物学者であるウィリアム・デュアックスによれば、彼のチームによる新しい研究は、この教科書が間違っている可能性を示唆しているそうです。 彼は、コロラド州デンバーで7月22日から26日まで開催される第66回米国結晶学会の年次総会で、この研究を発表します。

「何百もの最も古いリボソーム蛋白質は、いまだにバリンまたはロイシンのコードで始まり、DNAにはメチオニンのコドンを持っていない十分な証拠があります」と、リボソームという基本細胞成分に見られる蛋白質に言及してデュアクスは述べました。 「我々は、地球上の最も古い種が、標準的な64個のコドンの半分だけで構成される原始的な形の遺伝コードをまだ使用している明白な証拠を発見した」と彼は言った。

この結果は、生物学者の間で広く信じられていることと矛盾している。 “教科書には重大な誤りがある。 ユニバーサルコードは普遍的なものではなく、現在地球上に存在するすべての種は、ワトソンとクリックが主張したような「時間が止まった」コードを使用していません」とデュアックス氏は述べました。 “進化に関するいくつかの基本的な仮定は間違っています。” Duaxはまた、この結果が、DNAに似ていて、現在も細胞内で使われているRNAが最初の遺伝物質であったとする、RNAワールドと呼ばれる生命の起源に関する仮説のいくつかの側面について疑問を投げかけたと指摘しています。

Duaxと彼のチームは、9000万以上の遺伝子の配列を含むデータベースを調べ上げてこの結果を得ました。 遺伝子はタンパク質をコードしており、研究者たちは新しい技術を使用して、タンパク質の各ファミリーのすべてのメンバーを正確に特定し、30億年間変わっていない他のすべてのファミリーから区別しました。

研究チームは、ゲノムが報告されているすべての種を網羅し、25000のメンバーを持つタンパク質のファミリーを完全に捕え完璧に並べることを迅速に行うプログラムを開発しました。 これらの完全なアラインメントから、研究者は、アラインメント中の最も保存された残基、つまり最も長い期間同じであったタンパク質の正確な位置と機能を特定することができました。 これらの原始的なタンパク質から、研究者は、最古のタンパク質は標準的な方法で開始されておらず、タンパク質を作るための標準的なコードの他の多くの部分を使用していないという証拠を発見したのです」

研究やその発見と同じくらい驚くべきことは、Duaxが彼の研究資金を援助した方法です。 彼は、意欲的な高校生を対象に、分子バイオインフォマティクスと進化に関する 3 週間のサマースクールを開講しました。 過去6回の夏休みに、彼は220人以上の学生を訓練し、タンパク質の組成と折り畳み、すべての細胞種、そして遺伝暗号の起源と進化を追跡しました。

遺伝暗号に対する見方を変え、教科書を書き換えることに加えて、デュアックス氏の研究は、細菌の構造の詳細を利用して、選択的で副作用が少ない療法を開発する遺伝子治療にも応用されています。

研究チームの次のステップは、研究結果を発表し、他の研究者からフィードバックを受けることです。

「私の学生の中には、3年間プログラムに参加して、すでに分子進化や構造科学の雑誌に投稿する原稿を準備できる者もいます」と、Duax氏は述べました。 しかし、このチームはまだ始まったばかりです」

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