Nejmenší gen

Díky pokrokům molekulární genetiky nechápeme již dávno gen jen jako příčinu znaku , ale jako jednotku genetické informace, zapsané pomocí sekvence (pořadí) nukleotidů v deoxyribonukleové kyselině (DNA). Gen je tedy v každém případě úsekem molekuly DNA. Definice různých autorů se však stále liší. Nejširší definice zahrnuje pod pojem gen všechny sekvence potřebné k syntéze funkční molekuly bílkoviny nebo ribonukleové kyseliny (RNA), tedy i sekvence regulační a signální. Jindy jsou zahrnovány jen sekvence přepisované (transkribované) z DNA do RNA na počátku syntézy výše uvedených molekul. Konečně nejužší (a nejužívanější) definice hovoří jen o těch sekvencích, které přímo určují (kódují) zařazení jednotlivých aminokyselin do molekuly bílkoviny nebo nukleotidů do molekuly RNA. Protože pravé bílkoviny obsahují sto a více aminokyselin a pro zařazení každé z nich je zapotřebí trojice (triplet) nukleotidů, obsahují typické geny i podle nejužší definice stovky až tisíce nukleotidů. V tělech živých organizmů jsou syntetizovány a hrají důležitou roli i peptidy obsahující jen desítky a někdy i méně než deset aminokyselin. Ty však vznikají u vyšších organizmů výhradně štěpením mnohem větších polypeptidů, pravých bílkovin. Podle novějších výsledků je tomu však jinak u bakterií. Zde bylo prokázáno, že např. polypeptidy obsahují 26 aminokyselin u Staphylococcus a Bacillus subtilis jsou syntetizovány na podkladě samotných krátkých genů o délce 26 tripletů, tj. 73 nukleotidů. Gen pro peptidový inhibitor pohlavního feromonu produkovaný Enterococcus faecalis má dokonce jen 20 tripletů (66 nukleotidů).

Ještě kratší sekvenci fungující zřejmě jako samostatný gen popsal J. E. Gonzáles-Pastor se spolupracovníky z nemocnice Ramóna y Cajala v Madridu (Nature 369, 281, 1994). Našli ji na cytoplazmické molekule DNA (plazmidu) u bakterie Escherichia coli. Obsahuje jen 21 nukleotidů a kóduje oligopeptid o sedmi aminokyselinách, známý již dříve jako antibiotikum mikrocin C7. Zmíněná sekvence nukleotidů je přepisována (transkribována) společně s dalším mikrocinovým genem, při syntéze peptidu na ribozomech je však používána zcela samostatně jako pravý gen. Svědčí o tom vazebné místo pro ribozom umístěné před kódující sekvencí i zařazení N-formylmethioninu jako první aminokyseliny mikrocinu C7 (formylmethionin je zařazen na začátku i u všech bakteriálních pravých bílkovin). Nález ukazuje, že alespoň u bakterií mohou i velmi krátké sekvence nukleotidů, schopné kódovat aminokyseliny, být skutečnými geny a nelze je přehlížet jako náhodná seskupení nukleotidů.