Як один ген може кодувати два білки

Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.

З класичних часів генетиці та молекулярній біології відомий постулат «один ген – один білок». Це здається цілком природним і логічним, особливо з нашої людської точки зору. Але з погляду природи логічно саме «все навпаки».

Вже відносно давно для нашого поточного часу стало відомо, що в одного з найпримітивніших вірусів можливе кодування двох білків на одному гені. Факт став відомим, але він розглядався як черговий курйоз природи. Таких багато! Вважалося, що у вищих організмів з їх потужними системами регулювання генної активності подібне неможливе. Але, мабуть, це не зовсім так.

Нещодавно виділено ген одного з рослинних білків – конкаваліну А. Цей білок стимулює клітини до поділу, причому клітини тварин теж. Було також відомо, що за складом амінокислот він дуже близький до інших білків — лектинів бобових, які захищають насіння від комах та паразитів. Розшифрувавши послідовність амінокислот, ботаніки Кембриджського університету, на свій подив, виявили, що «голова» молекули конкаваліну гомологічна, тобто збігається з «хвістом» лектину. І навпаки – хвіст молекули стимулятора поділів клітин відповідає початку лектину. Дослідники намагаються визначити ту ділянку конкаваліну, яка відповідальна за підштовхування клітин до поділу.

Виникло і загальне питання: чи може клітина вищих рослин синтезувати два білки з одного гена. Якщо уявити, що у якомусь гені синтезується за допомогою РНК попередник білка, можна припустити, що у клітині існує «конвеєр», у якому білок розрізається навпіл, і з половинок білкової молекули «перевертається» задом наперед. Так, з одного гена клітина може отримувати два білки з різними функціями.