Необычный генетический алфавит вирусов

Знаете ли вы, что у вирусов встречается необычный нуклеотид в ДНК?

Многие еще со школы помнят, что ДНК состоит из четырех строительных блоков-нуклеотидов: A (аденин), C (цитозин), T (тимин) и G (гуанин). Но некоторые бактериофаги (вирусы, заражающие бактерий) имеют другой алфавит: у них вместо A в ДНК есть Z. Обнаружено это было уже давно: более 40 лет назад российские ученые сообщили, что бактериофаг S-2L заменяет аденин на 2-аминоаденин, обозначенный как Z. Но в апреле этого года в журнале Science было опубликовано сразу 4 исследования, посвященные механизму и значению такой замены.

Одна из гипотез состоит в том, что замена A на Z является контрмерой против бактериальных защитных ферментов, которые расщепляют ДНК вторгающихся фагов. Таким ферментам сложно распознать и разрезать ДНК, содержащую Z-основания. Это часть нескончаемой гонки вооружений между фагами и бактериями.

Кроме того, Z образует три водородные связи с тимином вместо двух водородных связей, которые удерживают вместе пары оснований A – T. Это делает ДНК-пары Z – T более стабильными и потенциально способными противостоять более суровым условиям, чем обычная ДНК. Но почему тогда все организмы на Земле не используют Z вместо А? Чтобы скопировать ДНК (а это происходит перед каждым делением клетки), ее нужно размотать. Этот процесс может быть затруднен в случае более стабильных пар оснований Z – T. Z также изменяет компактизацию ДНК и затрудняет её упаковку в ограниченное пространство, что особенно важно для организмов с большим количеством генов, чем вирусы.