Ученые обнаружили в ДНК второй – неизвестный до сих пор – код. Использование информации, зашифрованной этим кодом, кардинально изменит представления ученых о здоровье, мутациях и болезнях и методах их диагностики и лечения.

Это революционное открытие сделано группой во главе с доктором Джоном Стаматойаннопулосом (John Stamatoyannopoulos), доцентом кафедр геномики и медицины Вашингтонского университета (University of Washington), и опубликовано в журнале Science. Работа является частью проекта Энциклопедия элементов ДНК (Encyclopedia of DNA Elements Project), известного также как ENCODE, цель которого – узнать, где и как в геноме человека хранятся инструкции по реализации биологических функций. Эта многолетняя работа, в которой принимают участие ученые многих стран, финансируется Национальным научно-исследовательским институтом генома человека (National Human Genome Research Institute).

Доктор Джон Стаматойаннопулос
(John Stamatoyannopoulos) руководил группой,
открывшей второй код ДНК. (Фото: UW)

Со времени расшифровки в 60-х годах прошлого столетия генетического кода считается, что он используется исключительно для записи информации о белках. Ученые из UW были ошеломлены, обнаружив, что этот генетический код используется для записей двух потоков информации. В одном потоке зашифровано, как строятся белки, в то время как второй обеспечивает клетку информацией о том, как держать под контролем свои гены. Одни инструкции записаны поверх других, и именно поэтому второй пласт информации так долго оставался незамеченным.

«Уже более 40 лет мы исходим из предположения, что влияющие на генетический код изменения ДНК оказывают воздействие исключительно на синтез белков», – комментирует свое открытие доктор Стаматойаннопулос. «Теперь мы знаем, что это фундаментальное исходное положение о чтении человеческого генома представляет нам лишь половину всей картины. Полученные нами новые данные ярко демонстрируют, что ДНК – невероятно мощный механизм хранения информации, который природа в полной мере использует самым неожиданным образом».

В генетическом коде используется алфавит из 64-х букв, называемых кодонами. Группа из UW установила, что некоторые кодоны, названные учеными дуонами (duons), могут иметь два значения, одно из которых связано с белковой последовательностью, а другое – с контролем над генами. По-видимому, эти два типа значений развивались в тесном взаимодействии друг с другом. Инструкции по контролю над генами, очевидно, помогают стабилизировать определенные полезные свойства белков и их синтез.

Открытие дуонов окажет огромное влияние на интерпретацию учеными и врачами генома пациента и откроет пути к кардинально новым методам диагностики и лечения заболеваний.

По мнению доктора Стаматойаннопулоса, «тот факт, что генетический код одновременно передает два вида инструкций, означает, что многие изменения ДНК, которые, по-видимому, модифицируют белковые последовательности, могут фактически вызывать заболевание, нарушая программы контроля над генами или даже оба механизма одновременно».

Оригинальная статья

Exonic Transcription Factor Binding Directs Codon Choice and Affects Protein Evolution