Sebuah archaea dapat “mentolerir ketidakpastian” dan membaca kodon yang sama dengan dua cara berbeda, sehingga mempertanyakan dogma yang telah berusia 60 tahun. “Ini seperti menambahkan huruf lain ke dalam alfabet” pada kode genetik, yang kini memiliki 21 asam amino, bukan 20 asam amino yang kita kenal.
Organisme hidup biasanya membaca kode DNA dengan cara yang sangat kaku dan dapat diprediksi. Setiap kodonkumpulan tiga nukleotida dalam suatu gen, berhubungan dengan asam amino spesifik yang menjadi bagian dari protein dalam pembentukan.
Para peneliti di Universitas California, Berkeley, kini telah menemukan sejenis mikroorganisme dapat mentolerir ketidakpastian dalam proses ini.
Karya tersebut, disajikan dalam a artikel baru-baru ini diterbitkan di Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional mempertanyakan gagasan yang telah dipertahankan selama beberapa dekade bahwa kode genetik memang demikian selalu ditafsirkan dengan ketelitian penuh.
Mikroorganisme ini, penghasil metana yang termasuk dalam domain tersebut Arkeamikroorganisme prokariotik yang bercirikan memiliki morfologi yang mirip dengan bakteri, tetapi organisasi molekulnya berbeda, membaca rangkaian tiga huruf tertentu dalam dua cara yang berbeda.
Meskipun kodon biasanya berfungsi sebagai sinyal “berhenti”, mengakhiri produksi protein organisme terkadang menganggapnya sebagai indikasi untuk melanjutkan untuk membangun protein.
Hasilnya adalah terbentuknya dua versi protein yang samadan pilihan tersebut tampaknya sebagian dipengaruhi oleh kondisi lingkungan.
Spesies, Methanosarcina acetivoranstetap sehat saat beroperasi dengan sistem decoding yang fleksibel ini, menunjukkan bahwa kehidupan dapat berjalan dengan a kode genetik yang sedikit tidak sempurna.
Para ilmuwan berpikir ambiguitas ini mungkin telah berevolusi untuk memungkinkan organisme tersebut tambahkan asam amino langka, ditelepon pirolisisenzim yang membantunya memecah metilamin, senyawa lingkungan yang umum, bahkan terdeteksi di usus manusia.
Ambiguitas sebagai keuntungan
“Secara obyektif, ada ambiguitas dalam kode genetik harus bersifat destruktif; pada akhirnya akan menghasilkan sekumpulan protein acak”, kata Dipti Nayakasisten profesor biologi molekuler dan seluler di UC Berkeley dan penulis senior makalah ini.
“Tetapi sistem biologis lebih ambigu daripada yang kita bayangkan, dan ambiguitas ini sebenarnya adalah sebuah fitur — bukan bug”, tambah peneliti, dikutip oleh Harian Sains Teknologi.
Sebagai archaea yang “memakan” metilamindan bakteri yang mungkin telah memperoleh kemampuan ini, memainkan peran penting dalam organisme manusia.
Di hati, metabolit yang dikeluarkan oleh daging merah diubah menjadi trimetilamina N-oksida, senyawa yang berhubungan dengan penyakit kardiovaskular. Kita bergantung pada mikroorganisme ini untuk menghilangkan metilamin sebelum mencapai hati.
Temuan ini memiliki implikasi untuk terapi di masa depan. Beberapa peneliti telah mengemukakan hal itu memperkenalkan beberapa ketidakakuratan nmesin terjemahan dapat membantu mengatasinya penyakit yang disebabkan oleh “kode berhenti” kelahiran prematur pada gen penting, yang menyebabkan produksi protein non-fungsional.
Ini termasuk tentang 10% dari semua penyakit genetikseperti fibrosis kistik atau Distrofi otot Duchenne. Membuat “kodon” penghentian menjadi sedikit “bocor” dapat memungkinkan produksi protein normal dalam jumlah yang cukup untuk meringankan gejala.
DNA genom awalnya ditranskripsi menjadi RNA dan kode genetik ini kemudian ditranskripsi dibaca oleh mesin seluler untuk menghasilkan protein. Asam nukleat yang membentuk RNA hadir dalam empat varian – adenin (A), sitosin (C), guanin (G) dan urasil (U).
Pada sebagian besar organisme yang dipelajari sampai saat ini, terdapat kelompok tiga asam nukleat, atau kodon dikaitkan dengan satu asam amino atau ke apa yang disebut “stop kodon”, yang mengakhiri sintesis protein tersebut. Ketika RNA diterjemahkan ke dalam rantai asam amino, mesin selalu menghormati hubungan satu-ke-satu ini.
Tidak semua organisme menerjemahkan RNA dengan cara yang sama. Beberapa atribut asam amino yang berbeda pada kodon tertentubeberapa memiliki lebih dari 20 asam amino “standar” per organisme, dan kodonnya berlebihan — beberapa dapat mengkode asam amino yang sama.
Namun secara seragam di seluruh pohon kehidupan, setiap kodon hanya memiliki satu makna — tidak ada pengecualian. “Ini pada dasarnya seperti sandi,” jelas Nayak. “Anda mengambil sesuatu dalam satu bahasa dan menerjemahkannya ke bahasa lainnukleotida untuk asam amino.”
Para ilmuwan telah lama mengetahui bahwa banyak anggota domain tersebut Arkea menghasilkan pirolisin, yang memberi mereka 21 pilihan asam aminobukan 20 buah yang biasanya digunakan untuk memproduksi protein. Hal ini membawa keuntungankata sang pahlawan.
“Ketika kita memiliki asam amino baru, dunia terbuka“, tambah peneliti. “Kita bisa mulai bermain dengan kode yang jauh lebih besar. Ini seperti menambahkan huruf lain ke alfabet”.
