حدّد باحثون في جامعة كاليفورنيا بيركلي أركيًا منتجًا للميثان يفسر كودون توقف قياسي بطريقتين، مما يتحدى مبدأً أساسيًا في علم الأحياء. الميكروب، Methanosarcina acetivorans، يُضيف أحيانًا حمضًا أمينيًا يُدعى بيروليسين بدلاً من إيقاف تخليق البروتين. هذه المرونة قد تساعد في استقلاب مركبات مرتبطة بصحة الإنسان.
الكود الجيني، الذي يترجم الدنا إلى بروتينات عبر كودونات مكونة من ثلاثة حروف، اعتُبر منذ زمن طويل دقيقًا، حيث يوجه كل كودون حمضًا أمينيًا محددًا أو يشير إلى نهاية سلسلة بروتينية. ومع ذلك، يكشف دراسة بقيادة ديبتي ناياك، أستاذة مساعدة في علم الأحياء الجزيئية والخلوية في UC Berkeley، عن استثناء في Methanosarcina acetivorans، وهو أركي ينتج الميثان. في هذا الكائن الحي، يمكن لكودون UAG —الذي هو عادةً إشارة توقف— إما إنهاء بناء البروتين أو دمج بيروليسين، الحمض الأميني 21 خارج الـ20 القياسيين. هذا يؤدي إلى بروتينين محتملين من تسلسل جيني واحد، اعتمادًا على الظروف مثل توافر بيروليسين. عندما يكون الحمض الأميني وفيرًا، يُقرأ UAG كبيروليسين بشكل أكثر احتمالية؛ وعندما يكون نادرًا، يعمل كتوقف. يحتوي بين 200 و300 جين في الميكروب على UAG، مما قد يسمح بتباينات بروتينية تكيفية. «موضوعيًا، يجب أن تكون الغموض في الكود الجيني ضارًا؛ تنتهي بتوليد مجموعة عشوائية من البروتينات»، قالت ناياك في الدراسة المنشورة في Proceedings of the National Academy of Sciences. «لكن الأنظمة البيولوجية أكثر غموضًا مما نعترف به، وهذا الغموض هو في الواقع ميزة—ليس خطأ». يعود الاكتشاف إلى استطلاعات للأركيا من قبل ناياك والطالبة السابقة كاتي شالفارجيان، التي تعمل الآن في Lawrence Livermore National Laboratory. لاحظوا وجود آليات واسعة الانتشار لإنتاج بيروليسين بين الأركيا الميثانية التي تستهلك الأمينات الميثيلية، مثل ميثيل أمين الموجود في الأمعاء البشرية والبيئة. تلعب هذه الميكروبات دورًا في الصحة من خلال تحلل الأمينات الميثيلية، مما يقلل من تكوّن أكسيد ثلاثي ميثيل أمين، وهو منتج ثانوي للهضم اللحمي الأحمر المرتبط بأمراض القلب والأوعية الدموية. الاكتشاف يلمح أيضًا إلى إمكانيات علاجية: حوالي 10% من الاضطرابات الوراثية، بما في ذلك التليف الكيسي وديستروفيا عضلية دوشن، تشمل كودونات توقف مبكرة. توقف «متسرب» مثل UAG قد يمكّن من إنتاج جزئي للبروتين لتخفيف الأعراض. «كودون UAG مثل تقاطع طرق، حيث يمكن تفسيره إما ككودون توقف أو كبقايا بيروليسين»، شرحت شالفارجيان. لم يتم تحديد محفزات تسلسل محددة؛ التفسير يظل احتماليًا. البحث، المدعوم بمنح من برنامج Searle Scholars وغيرها، شمل شركاء مؤلفين من UC Berkeley وCalifornia Institute of Technology. نُشر في 2025 بـDOI: 10.1073/pnas.2517473122.
