CUG kodon u patogenních kvasinek rodu Candida

Abstract

1. Abstrakt Mnoho druhů kvasinek rodu Candida překládá standardní leucinový kodon CUG jako serin, ovšem ne v 100% případů. Ukázalo se, že dvojí specifita CUG kodonu se vyvíjela pomocí mechanismu zahrnujícího dvojznačné kódování zprostředkované unikátní tRNACAG, která je in vitro častěji aminoacylována serinem než leucinem. Tato dvojznačnost byla tolerována některými kandidami více jak 170 miliónů let. Prozatím nejlepším možným vysvětlením této tolerance je, že nestandardní překlad CUG způsobil vznik genové diverzity a umožnil produkci nového fenotypu odolnějšího vůči stresovým podmínkám. Důležitým krokem byla zároveň redukce negativního vlivu dvojznačné translace pomocí klíčových mutací ve struktuře ser-tRNACAG. Kandidy se staly cenným experimentálním modelem pro objasnění změn v genetickém kódu. Zatímco byly důsledky dvojího překladu CUG kodonu studovány hlavně u druhu Candida albicans, ve spojitosti s kvasinkou Candida parapsilosis nebylo toto téma prozatím diskutováno. Vyřešení struktury sekretované aspartátové proteázy Sapp1p z C. parapsilosis nám poskytlo nástroj ke studiu případů možného vlivu dvojznačného překladu CUG kodonu. Gen SAPP1 obsahuje jeden CUG kodon a na jeho místo dosazovaný serin se ve struktuře proteinu nachází ve smyčce v těsné blízkosti aktivního místa.

2. Abstract In many Candida species the standard leucine CUG codon is translated as a serine, although not in 100% cases. This dual specifity of the CUG codon has evolved through a mechanism that required codon ambiguity mediated by a unique tRNACAG, which is in vitro aminoacylated more often by serine than by leucine. This codon ambiguity has been tolerated for more than 170 million years. The explanation at least for now is that the CUG codon reassignment could have generated genetic diversity that facilitated occurrence of new phenotypes resistant to stress. Beside this, an important step was to reduce negative impact of the codon ambiguity by crucial mutations in the structure of the ser-tRNACAG. Candida species became a valuable experimental model for elucidation of the genetic code changes. While consequences of the CUG codon reassignment have been extensively studied in Candida albicans, this topic has not yet been addressed in Candida parapsilosis. Solving the structure of C. parapsilosis secreted proteinase Sapp1p provided a tool to carry out a "case study" of possible effects of the CUG codon ambiguity. The SAPP1 gene contains one CUG codon, and the respective serine is located on the loop in the close proximity of the active site of the proteinase.