Peneliti di University of California, Berkeley telah mengidentifikasi arkeon penghasil metana yang menginterpretasikan kodon stop standar dengan dua cara, menantang prinsip inti biologi. Mikroba tersebut, Methanosarcina acetivorans, terkadang menambahkan asam amino bernama pyrrolysine alih-alih menghentikan sintesis protein. Fleksibilitas ini dapat membantu memetabolisme senyawa terkait kesehatan manusia.
Kode genetik, yang menerjemahkan DNA menjadi protein melalui kodon tiga huruf, selama ini dianggap presisi, dengan setiap kodon mengarahkan asam amino spesifik atau menandakan akhir rantai protein. Namun, studi yang dipimpin Dipti Nayak, asisten profesor biologi molekuler dan sel di UC Berkeley, mengungkap pengecualian pada Methanosarcina acetivorans, arkeon penghasil metana. Pada organisme ini, kodon UAG—biasanya sinyal stop—bisa mengakhiri pembentukan protein atau memasukkan pyrrolysine, asam amino ke-21 di luar 20 standar. Hal ini menghasilkan dua protein potensial dari urutan genetik yang sama, tergantung kondisi seperti ketersediaan pyrrolysine. Saat asam amino melimpah, UAG lebih mungkin dibaca sebagai pyrrolysine; saat langka, bertindak sebagai stop. Antara 200 hingga 300 gen pada mikroba mengandung UAG, berpotensi memungkinkan variasi protein adaptif. «Secara objektif, ambiguitas dalam kode genetik seharusnya merugikan; Anda berakhir menghasilkan kumpulan protein acak,» kata Nayak dalam studi yang diterbitkan di Proceedings of the National Academy of Sciences. «Tapi sistem biologis lebih ambigu daripada yang kita kira dan ambiguitas itu sebenarnya fitur—bukan bug.» Penemuan ini berasal dari survei Archaea oleh Nayak dan mantan mahasiswa pascasarjana Katie Shalvarjian, kini di Lawrence Livermore National Laboratory. Mereka mencatat mesin luas untuk produksi pyrrolysine di antara Archaea metanogenik yang mengonsumsi amina metilasi, seperti metilamin yang ditemukan di usus manusia dan lingkungan. Mikroba ini berperan dalam kesehatan dengan memecah metilamin, mengurangi pembentukan trimetilamin N-oksida, produk sampingan pencernaan daging merah yang terkait dengan penyakit kardiovaskular. Penemuan ini juga mengisyaratkan potensi terapeutik: sekitar 10% gangguan genetik, termasuk fibrosis kistik dan distrofi otot Duchenne, melibatkan kodon stop prematur. Stop «bocor» seperti UAG mungkin memungkinkan produksi protein parsial untuk meredakan gejala. «Kodon UAG seperti persimpangan jalan, di mana bisa ditafsirkan sebagai kodon stop atau residu pyrrolysine,» jelas Shalvarjian. Tidak ada pemicu urutan spesifik yang diidentifikasi; interpretasi tetap probabilistik. Penelitian, didukung hibah dari Searle Scholars Program dan lainnya, melibatkan rekan penulis dari UC Berkeley dan California Institute of Technology. Diterbitkan pada 2025 dengan DOI: 10.1073/pnas.2517473122.
