Знаете, что бывает, когда белок производить нужно, а аминокислот не хв

Знаете, что бывает, когда белок производить нужно, а аминокислот не хватает? Правильно, можно взять какой-нибудь аналог и собрать что-то почти такое же, только ДРУГo3. 

Обычно всё просто. Берёте чертёж (мРНК), сборщика-рибосому, грузчиков в виде транспортных РНК и ресурсы-аминокислоты. Плюс некоторое количество вспомогательных агентов для управления грузчиками и так далее. 

Одна из самых интересных частей происходит в том месте, где сборщик читает чертёж. 

Вот исследование о гибкости генокода микроорганизмов. Самое крутое:

1. Чертёж читается блоками по 3 нуклеотида. Каждый такой кодон — это как буква для слова. Но иногда рамка чтения сбивается, и кодировка летит. Так вот, можно сдвигать рамку чтения так, чтобы читались, например, 4 буквы подряд, либо 2 буквы из одного кодона и 1 буква из другого кодона. В обычной ситуации это приводит к ошибкам и их коррекции (ну или смерти организма), но только не в том случае, если при этом получается какой-то новый прикольный код. 

Например, исходная инструкция "Надо ждать", но сдвиг рамки чтения привёл к тому, что рибосома прочитала "надо ж дать". Последствия для организма будут совершенно другими. Ну или вот пример, который можно прочитать с разными рамками: "Упорно утверждала, что ты же ребёнок". Так из одного и того же участка можно получить два набора работающих чертежей. 

Вот больше про запланированные сдвиги и образование альтернативных белков. Считается, что сдвиг рамки — это распространенный механизм увеличения кодирующего потенциала небольших геномов, например у вирусов и митохондрий. Позволяет кодировать больше белков, не увеличивая размер генома. Ещё расширяет адаптацию к разным условиям и позволяет собирать новые белки без дублирования целых генов. 

2. Синонимичные кодоны (кодирующие одну и ту же аминокислоту) используются с разной частотой. Есть предпочтительный маршрут сборки, а есть план Б. 

Это, собственно, очень красивый механизм на случай изменения условий. Если ресурсов много, можно выбирать путь быстрой дорогой сборки, если мало — медленной и экономной, а если чего-то вообще нет — можно вообще использовать как механизм адаптации. Ещё это способ отсчитывать время, потому что разные кодоны собираются с разной скоростью, и это влияет на форму белка.

У B. subtilis неоптимальные кодоны серина в гене SinR действуют как молекулярный сенсор уровня серина в клетке, регулируя формирование биопленок.

3. Поскольку есть целых три вида стопа — сигнала на остановку сборки — некоторые микроорганизмы его переназначают. 

Из стоп-кодона можно сделать значащий, из какой-то бесполезной клавиши типа отдельной "ё" можно сделать что-то нужное, например, куда более часто используемый смайлик. Можно даже назначить на один из стопов инструкцию по сдвигу рамки чтения, если она соскочила и собирает фигню (потому что при сборке фигни часто стопы и читаются). Будет снова читать по 3, как положено. 

А вот пример контекстно-зависимого завершения трансляции там, где стоп-кодон израсходовали на что-то другое. 

4. Бывает неоднозначное декодирование. Это когда непонятно, что именно там своим кривым почерком записал врач, и вместо анальгетика сестра даёт вам слабительное. Обычно считается вредным, но в очень редких случаях может увеличивать приспособленность колонии в целом. Потому что, возможно, слабительное в какой-то ситуации окажется ровно тем, что нужно. 

5. Ну и есть ещё расширение алфавита. Например, вместо классических 20 аминокислот можно использовать дополнительные. Тот же селеноцистеин или пирролизин (он, кстати, кодируется как раз на бывшем стопе). Встречаются у бактерий и архей. 

Чертежи у микроорганизмов хитрые, гуляют по цехам в разных версиях, и в некоторых остались пасхалки. А ещё бывают патчи после сборки, когда белок нужно аккуратно доработать напильником, прежде чем выпускать, и это плановый процесс. Просто оказалось удобнее сделать второй белок, добавляющий что-то к первому, чем заново пересогласовывать всё и сразу в первом белке.

Всё как в реальных корпорациях, ну. 
#гуманитарии_познают_мир
-- 
Вступайте в ряды Фурье! Мы против разрывов первого рода!