إثبات مرونة الشفرة الوراثية

أربع أحرف (G ,C ,A, T) تُشكل اربع قواعد كيميائية تقوم بخزن المعلومات في الحمض النووي (DNA). تسلسل نفس الحروف الاربعة وتكرارها في ترتيب معين، يُعّرف الكائن الحي وراثيًا. تكون ضمن تسلسل الجينوم قصيرة، ثلاث احرف من الكودونات تمثل واحد من 20 حامض اميني مُستخدم مُنظم. ثلاثة احرف من 64 كودون تحتفظ بأشارات التوقف (Stop).

هذه الاحماض الامينية هي اللُبنات الاساسية لبناء البروتينات التي تُنفذْ عدد لا يُحصى من المهام. على سبيل المثال، الحامض الأميني ألانين (alanine) يمكن ان يمثلهُ 3 حروف من الكودونات (GCU) والحامض الأميني السيستين (cysteine) يمكن ان يمثلهُ 3 حروف من الكودونات (UGU). في بعض الكائنات الحية، الكودون (UGA) يشير عادةً الى نهاية جين تشفير البروتين، يُسرقْ ليُشفر حامض اميني مُشفر نادر وراثيًا يسمى سيلينوسيستاين (selenocysteine).

نُشر على الإنترنت في 16 مارس 2016 في إصدار مجلة انجيواندنت الكميائية الدولية (the journal Angewandte Chemie International Edition)، أن باحثون من الولايات المتحدة في وزارة الطاقة معهد الجينوم المشترك (DOE JGI) ومكتب وزارة الطاقة للعلوم , وجامعة يال (Yale) اكتشفوا ان الكائنات المجهرية تُعرفْ اكثر من كودون واحد لـسيلينوسيستاين. وتضيف نتائج الدراسة مصداقية تُشير الى أنَ الدراسات الحديثة للمفردات الجينية للكائن ليست مقيدة كما كانت منذ فترة طويلة. مهمة متابعة منشورات 2014 والمقالة العلمية لمجموعة JGI وجدت ان بعض الكائنات الحية تُفسر توقف الكودونات الثلاثة وإنهاء الترجمة مما لا تعني اي شيء كان ولكن التجربة البيولوجية الإصطناعية لمجموعة يال نَشرت في مجلة انجيواندنت الكميائية الدولية مقالة مثيرة للدهشة هي أن ما يقارب جميع الكودونات في بكتريا القولون (Escherichia coli) يمكن ان تُستبدل بـسيلينوسيستاين وهذا قد طرح سؤالًا حول ما إذا كان بأمكان حدوث هذا في الطبيعة.

الوصول إلى موارد هائلة في معهد الجينو المشترك يسمح لنا بسرعة الاختبار للفرضيات الصعبة الناتجة عن مشاريع البحث التي تم دعمها على المدى الطويل من خلال وزارة الطاقة الأساسية والمعاهد الوطنية للصحة. هذا ما قال دايتر سول “Dieter Soll” ،استاذ الفيزياء الحيوية الجزيئية والكيمياء الحيوية وبروفيسور الكيمياء في جامعة يال ,والمؤلف الرئيسي للمقالة). وهكذا بعد تعاون مُثمر أدى الى ؛ تعاون فريق الترليونات الممسوحة الضوئية للأزواج الجينوم الميكروبية العامة وبيانات الميتاجينوم الغير مجمعة في المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية ونظام ادارة خريطة الجينوم المتكاملة المايكروبية في (JGI) لوقف إنتداب كودون الإيقاف في البكتيريا والجراثيم.

التنقيب في البيانات الجينية للميكروبات غير المزروعة يتيح للباحثين الفرصة لمعرفة المزيد عن كيفية التصرف الميكروبات في بيئاتها الطبيعية، والذي بدوره يقدم معلومات عن تدبيرها لمختلف الدورات البيولوجية الكيميائية التي تساعد على الحفاظ على الأرض. حوالي 6.4 ترليون من تسلسل قواعد الميتاجينوم و 25،000 الجينوم الميكروبية، حددت العديد من الأنواع التي تُعرف كودونات التوقف (UAG) و(UAA)، بالإضافة إلى 10 من الكودونات الحساسة، كمتغيرات مقبولة لسيلينوسيستاين كودونات (UGA). هذا الاكتشاف، قال عنه فريق البحث، (تفتح عقولنا إلى احتمال وجود مخططات تشفير أخرى … و عمومًا نهجنا يقدم دليلًا جديدًا على مرونة محدودة للشفرة الوراثية لا بأس بها، التي لا تزال ماثلة مخبأة سرية في غالبية الكائنات الحية لا على الترتيب). كما يوضح هذا الاكتشاف، سياق التبعية في الشفرة الوراثية، دقة “قراءة” الشفرة (وتفسير تسلسل الحمض النووي) وفي نهاية المطاف “كتابة” الحمض النووي (تجميع السلاسل للقيام بمهام محددة في الطاقة الحيوية أو العلوم البيئية) وهذا سوف يتطلب دراسة دورة تمهيدية عن لغة DNA.

المصدر:-
https://www.sciencedaily.com/releas…