Recent years have seen a great expansion in our understandings of how silent mutations can drive a disease and that mRNAs are not only mere messengers between the genome and the encoded proteins but also encompass regulatory activities. This review focuses on how silent mutations within open reading frames can affect the functional properties of the encoded protein. We describe how mRNAs exert control of cell biological processes governed by the encoded proteins via translation kinetics, protein folding, mRNA stability, spatio-temporal protein expression and by direct interactions with cellular factors. These examples illustrate how additional levels of information lie within the coding sequences and that the degenerative genetic code is not redundant and have co-evolved with the encoded proteins. Hence, so called synonymous mutations are not always silent but 'whisper'.
- MeSH
- genetický kód genetika MeSH
- kodon genetika MeSH
- lidé MeSH
- messenger RNA chemie genetika MeSH
- modely genetické MeSH
- mutace * MeSH
- otevřené čtecí rámce genetika MeSH
- proteiny chemie genetika metabolismus MeSH
- proteosyntéza genetika MeSH
- sbalování proteinů MeSH
- sbalování RNA MeSH
- stabilita RNA genetika MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- přehledy MeSH
A limited number of non-canonical genetic codes have been described in eukaryotic nuclear genomes. Most involve reassignment of one or two termination codons as sense ones [1-4], but no code variant is known that would have reassigned all three termination codons. Here, we describe such a variant that we discovered in a clade of trypanosomatids comprising nominal Blastocrithidia species. In these protists, UGA has been reassigned to encode tryptophan, while UAG and UAA (UAR) have become glutamate encoding. Strikingly, UAA and, less frequently, UAG also serve as bona fide termination codons. The release factor eRF1 in Blastocrithidia contains a substitution of a conserved serine residue predicted to decrease its affinity to UGA, which explains why this triplet can be read as a sense codon. However, the molecular basis for the dual interpretation of UAR codons remains elusive. Our findings expand the limits of comprehension of one of the fundamental processes in molecular biology.
- MeSH
- buněčné jádro genetika MeSH
- fylogeneze MeSH
- genetický kód genetika MeSH
- kodon chemie genetika MeSH
- protozoální proteiny chemie genetika MeSH
- sekvence aminokyselin MeSH
- terminační kodon chemie genetika MeSH
- Trypanosomatina genetika MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- práce podpořená grantem MeSH
We examine the standard genetic code with three stop codons. Assuming that the synchronization period of length 3 in DNA or RNA is violated during the transcription or translation processes, the probability of reading a frameshifted stop codon is higher than if the code would have only one stop codon. Consequently, the synthesis of RNA or proteins will soon terminate. In this way, cells do not produce undesirable proteins and essentially save energy. This hypothesis is tested on the AT-rich Drosophila genome, where the detection of frameshifted stop codons is even higher than the theoretical value. Using the binomial theorem, we establish the probability of reading a frameshifted stop codon within n steps. Since the genetic code is largely redundant, there is still space for some hidden secondary functions of this code. In particular, because stop codons do not contain cytosine, random C → U and C → T mutations in the third position of codons increase the number of hidden frameshifted stops and simultaneously the same amino acids are coded. This evolutionary advantage is demonstrated on the genomes of several simple species, e.g. Escherichia coli.
- MeSH
- DNA genetika MeSH
- Drosophila genetika MeSH
- druhová specificita MeSH
- genetický kód genetika MeSH
- genom hmyzu genetika MeSH
- hemoglobiny genetika MeSH
- hmyzí geny genetika MeSH
- kodon iniciační MeSH
- lidé MeSH
- posunová mutace MeSH
- RNA genetika MeSH
- terminační kodon MeSH
- zvířata MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- zvířata MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- práce podpořená grantem MeSH
Fakt evoluce se nejčastěji opírá o paleontologická pozorování, výsledky srovnávací anatomie, znaky embryonálního vývoje a popis vestigiálních struktur, geografickou distribuci druhů a výsledky molekulárních metod. Článek dokládá fakt evoluce stručně a výběrově třemi evolučními proudy: – voda-souš na příkladu čtvernožců, – souš-voda na příkladu velryb, – země-vzduch na příkladu „opeřených dinosaurů“, a dále srovnávací anatomií korových polí savčího mozku, geografickou distribucí druhů, evolucí genomu a proteosyntézy.
Proof of evolution as a fact is most often based on paleontological observations, results of comparative anatomy, signs of embryonal development, description of vestigial structures, geographical distribution species and results of molecular methods. The paper supports evolution as a fact by three evolutionary streams: – water-land using a tetrapod example, – land-water using whales as an example, – land-air using „feathered dinosaurs“ as examples, and by comparative anatomy of cortical fields of the mammalian brain, by geographical distribution species, and by evolution of genome and proteosynthesis.
Rodina genů pro transkripční faktory RUNX (RUNX1, RUNX2 and RUNX3), které obsahují konzervativní oblast Runt pomocí které se váží k DNA, hraje důležité úlohy během vývoje savců a při vzniku maligních nádorů. Proteiny RUNX sdílejí partnera, který se neváže k DNA, „core-binding factor beta“ (CBFß), který však posílí vazbu komplexu na DNA a jeho stabilitu. RUNX1 je snad nejvíce často vystaven přestavbám při různých translokacích, které byly zjištěny u akutní myeloidní leukémie (AML), akutní lymfoblastické leukémie B-buněk (ALL) a u ALL T-buněk. Bodové mutace RUNX1 byly nalezeny u AML, myelodysplastického syndromu a dědičného onemocnění destiček s predispozicí k AML. RUNX2 je nezbytný pro osteogenezu a účastní se vzniku metastází do kostí. Hypermetylace RUNX3 byla nalezena u několika epiteliálních karcinomů a ztráta RUNX3 předurčuje myši s vyřazeným genem pro RUNX3 k hyperplazii žaludeční sliznice a je příkladem funkce tohoto genu jako nádorového supresoru. Hlavním úkolem, který je před námi, je určení klíčových cílových genů působení RUNX u karcinomů. Mnohé z těchto cílových genů budou pravděpodobně tkáňově specifické. Detailnější poznání drah působení transkripčních faktorů RUNX je nezbytné pro další aplikace v diagnostice a terapii karcinomů.
The family of transcription factor genes RUNX (RUNX1, RUNX2 and RUNX3) that contain a conserved Runt DNA-binding domain plays important roles during mammalian developmental events and in neoplasia. The RUNX proteins share a non-DNA binding partner, core-binding factor beta (CBFß), that confers high-affinity DNA binding and stability on the complex. RUNX1 is perhaps the most frequently targeted and rearranged in a variety of different translocations, detected in acute myeloid leukemia (AML), B-lineage acute lymphoblastic leukemia (ALL) and T-cell ALL. Point mutations of RUNX1 are found in AML, myelodysplastic syndrome, and familial platelet disorder with propensity to AML. RUNX2, essential for osteogenesis, is involved in bone metastasis. Hypermethylation of RUNX3 has been found in several human epithelial cancers and loss of RUNX3 predisposes knockout mice to gastric hyperplasia, indicating a tumor suppressor - like role for this gene. The main task before us is the identification of the key RUNX target genes in cancer. Many of these target genes will be likely tissue specific. A more complete knowledge of the pathways downstream of RUNX-CBFß factors is necessary for further beneficial application to cancer diagnostics and therapeutics.
Cíl práce: U izolátů S. aureus z klinického materiálu zjistit přítomnost genů kódujících důležitý faktor virulence, Pantonův-Valentinův leukocidin. Materiál a metodiky: Kmeny S. aureus, zaslané v období 2004–2006 z mikrobiologických laboratoří ČR z klinického materiálů pacientů, především s kožním onemocněním. Kmeny byly diagnostikovány konvenčními metodami fenotypizace i molekulárně-biologickými postupy, především metodou polymerázové řetězové reakce. Výsledky: V souboru 1336 kmenů S. aureus bylo zjištěno 108 kmenů (tj. 8,1 %), které měly v DNA geny kódující Pantonův-Valentinův leukocidin. Pouze 11 z nich byly kmeny MRSA. Závěr: Kmeny S. aureus s produkcí Pantonova-Valentinova leukocidinu hrají podstatnou roli v závažných, především kožních infekcích. V NRL pro stafylokoky SZÚ-CEM jsme schopni zjistit produkci tohoto toxinu v optimálních podmínkách do dvou dnů.
Study objectives: To detect the genes encoding an important virulence factor, Panton-Valentine leukocidin, in S. aureus isolates from clinical specimens. Material and Methods: S. aureus strains from clinical specimens, mainly from patients with skin diseases, referred by microbiological laboratories of the Czech Republic. The strains were identified by both conventional phenotyping methods and molecular biological procedures, in particular polymerase chain reaction. Results: Altogether 108 (8.1 %) of 1336 S. aureus strains had the genes encoding Panton-Valentine leukocidin in DNA. Only 11 of these strains were MRSA. Conclusions: S. aureus strains producing Panton-Valentine leukocidin play an important role in serious infections, particularly of the skin. NRL for Staphylococci, National Institute of Public Health, Centre of Epidemiology and Microbiology, is able to detect the production of this toxin, under optimal conditions, within two days.
- MeSH
- bakteriální léková rezistence genetika imunologie MeSH
- bakteriální proteiny genetika imunologie izolace a purifikace MeSH
- fenotyp MeSH
- genetický kód genetika MeSH
- klinické laboratorní techniky využití MeSH
- lidé MeSH
- polymerázová řetězová reakce metody využití MeSH
- Staphylococcus aureus genetika imunologie MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
