Мутация простейших биологических частиц – самая быстрая

06.03.2010 23:52

Автор: Администратор

Скоростные мутации повлияли на развитие новых живых форм на нашей планете. Быстрее всего новые мутации происходят у вироидов, являющихся патогенами растений. Вироиды – короткие кольцевидные молекулы РНК, которые не кодируют никаких молекул белка и существуют исключительно за счет ферментов тех клеток, которые они инфицировали.

До недавнего времени обладателями самой скоростной мутацией считались РНК-вирусы, имеющие более сложное устройство по сравнению с вироидами, у которых даже нет белковой оболочки.

Группа исследователей под руководством Сельмы Гаго, из Института молекулярной и клеточной биологии растений Испании, первой смогла дать оценку скорости, с какой появляются мутации в РНК-последовательности вироида «Chrysanthemum chloroticmottle viroid» (CChMVd). Данный вироид – короткая молкула РНК, в составе которой всего 399 нуклеотидов. Для проведения исследования ученые в условиях лаборатории инфицировали растения вироидом CChMVd, а затем вели наблюдение за тем, как процесс развивается дальше. Внутри зараженных клеток появлялись новые копии вироида, т.е. проходила репликация. В составе РНК CChMVd есть участок, включающий 15 нуклеотидов, и этот участок сохраняет свои вид от одной репликации к другой и т.д. без изменений, отвечая за копирование РНК вироидного типа внутри клетки растения-хозяина.

Учитывая фатальность мутаций на данном участке, а также к нему прилегающих, для новых копий вироида, становится возможным отслеживание количества таких мутаций по соотношению мутантов-вироидов, которые образовались на последней из стадий репликации внутри растительных клеток. 
Удалось установить скорость мутации, т.е. происходящей случайно замены одного нуклеотида при репликации на другой. Эта скорость составила 0,0025 замен на один нуклеотид на одну репликацию. Получается, что каждое копирование вироидной РНК CChMVd, которая состоит из 399 нуклеотидов, вызывает новую мутацию, причиной которой становятся ошибки при копировании последовательности. Превосходство данной скорости над скоростью мутаций РНК-вирусов составляет два порядка. По причине простого устройства вироидов подобные ошибки, которые образуются в ходе простейшего акта размножения, в целом не оказывают практически никакого влияния на популяции вироидов.

При этом функционирование геномов, отличающихся большей сложностью, даже таких относительно просто устроенных, как вирусные геномы, тем более геномов многоклеточных растений и животных, при подобной скорости было бы невозможно. Ученые, проводившие исследование, считают его итоги наглядным доказательстовм того, что именно в результате того, что система повышения качественности геномной репликации развивалась и усложнялась, ускорялись и становились сложнее формы жизни на нашей планете.