Во геномите на цицачи пронајдоа стотици претходно непознати гени

Новите методи на анализа на геномот овозможија да се открие повеќе од еден и пол илјади непознати гени кај цицачи. Овие гени не се кодирани од протеини, туку големи молекули на РНК кои вршат различни регулаторни функции. Новите отворени гени демонстрираат високо ниво на сличност (конзерватизам) во различни цицачи, што укажува на нивното значајно функционално значење. Претходно, само за десетина такви гени беше познато. Како што се испостави, големи регулаторни RNA се изведуваат во клетките на цицачите со широк спектар на задачи - од регулирањето на клеточните поделби за контрола на својствата на матичните клетки.

Неодамна, имало збир на податоци што укажуваат дека кај клетките на цицачите се подложени на "читање" (транскрипција) не само оние области на геномот, кои кодираат протеини или познати функционални РНК молекули (rrna, trna, microg, итн.), но многу други области кои изгледаат дека немаат корисни информации.

Со други зборови, ќелија поради некоја причина произведува многу записници (РНК молекули синтетизирани на ДНК матрицата), чии функции се целосно неразбирливи. Многу експерти претпоставуваа дека овие записници не се повеќе од "ѓубре", случајно тротоарирање на работата на RNA-полимераза ензими одговорни за транскрипција (види.: Студијата на човечкиот геном доаѓа во нова фаза, "елементи", 20.06.2007).

Само десетина големи не-кодирани РНК молекули (го добиле името големи интервенирајќи не-кодирање rnas, lincrnas) биле откриени било какви функции. Се покажа дека тие се вклучени во регулирањето на работата на гените и транспортните супстанции од цитоплазмата во јадрото, помагаат да се деактивира "вишокот" x-хромозом кај женките и да се имплементира геномичниот впечаток. Зошто не треба да се остават остатокот од неискористените записници, сè уште остана мистерија.

Во последното издание на списанието за природата, голема група американски научници го објави развојот на ефективен метод кој овозможува големи потрага по гени на функционална Lincna. Методот се заснова на анализата на структурата на Хистон Х3 - еден од протеините, на кои ДНК е "повредена" во кернелот на еукариотската ќелија (cm. хроматин). Истражувачите откриле дека сите гени го читаат ензимот РНК-полимераза II (овој ензим го препишува огромното мнозинство на гени во еукариоти), може да се идентификува со посебни "тагови" (cm. Хроматонски ремоделирање) дека клетката ги става молекулите на Хистон Х3. Оние H3 молекули на кои Промоторниот ген е раните се направени со метилација на остатокот од амино киселини на Лимин, зафаќајќи ја 4-та позиција во молекулата Хистон. Покрај тоа, уште еден лизин кој ја окупира 36-тата позиција се метализира по целиот транскрипран дел од генот во Х3 молекули.

Овие етикети може да се детектираат со помош на специјално изведени антитела кои ги препознаваат метилираните H3 молекули во составот на хроматин и прицврстени за нив (види. Имуноприпитација). Генот откриен на овој начин потоа може да биде комплицирање (дефинирање на редоследот на нуклеотиди).

Со овој метод, можете да ги откриете сите гени транскрибирани РНК полимераза II. Јасно е дека најголем дел од нив е долги познати гени кодирање на протеини или функционална РНК. Но, ако од вкупниот број на гени идентификувани на овој начин, сите претходно познати (и во геномот на глувчето не е познати непознати гени за кодирање на протеини), а потоа останатите, најверојатно, ќе бидат саканите Lincrna гени.

Со овој метод, истражувачите откриле околу 1600 од наводните нови гени со должина од најмалку 5000 нуклеотиди во геномот на глувчето, секој (помали гени едноставно биле игнорирани) и ги утврдиле нивните нуклеотидни секвенци.

Сега беше неопходно да се докаже дека овие се навистина работни гени, односно дека ќелијата е всушност транскрибирана. За ова, РНК беше изолирана од неколку видови на глушец клетки и проверени дали имало молекули меѓу нив што одговараат на нуклеотидните секвенци пронајдени нови гени (види. ДНК Микроард). Резултатот беше позитивен - затоа генот најде работа.

Следниот чекор беше да се најдат слични секвенци во геномите на другите цицачи. Резултатот беше исто така позитивен, и се покажа дека Gincrna гените се разликуваат доста висок конзерватизам. Ова значи дека тие малку се менуваат за време на еволуцијата на цицачите. Конзерватизмот е знак дека овој дел од ДНК е важен за телото, а повеќето од мутациите што произлегуваат од него се избрани. Нивото на конзерватизам на нови гени беше приближно исто како и првите десет од претходно пронајдените гени Lincna. Ова ниво е пониско од оној на гените за кодирање на протеини, но е значително повисок од оној на сите други делови од неексплодираната ДНК кои немаат познати функции. Конзерватизмот на гените на функционална РНК е генерално помал од оној на гените за кодирање на протеини, бидејќи функционалните молекули на РНК се потолерантни кон промените во нивната нуклеотидна секвенца од протеините - на промена во нејзината аминокиселинска секвенца. Со други зборови, мутациите на гените на функционална РНК имаат многу помала веројатност да бидат штетни од мутациите на гените за кодирање на протеини.

Промотори на Lincrna гени, како што се покажа, имаат иста степен на конзерватизам, како и промотори на гени за протеини. Ова е разбирливо, бидејќи сите овие гени ги читаат истиот ензим РНК полимераза II, кој мора да биде прикачен на промоторот за да започне транскрипција.

Кои функции се изведуваат во организмот на цицачите бројни lincra? Воспоставувањето на ова директно е исклучително тешко, па истражувачите отидоа заобиколувајќи. Тие ја анализираа природата на изразот на Gincrna гени во различни органи и ткива и во различни фази на ембрионски развој. Познато е дека "обичните", односно, гените за кодирање на протеини се разликуваат силно во нивната активност во различни клетки и во различни периоди. Некои групи на гени се вклучени, на пример, само за време на клеточната поделба, други - само во клетките на црниот дроб, трето - при резервација на одреден орган во ембриогенеза и т. Д. Се покажа дека Gincrna гените се однесуваат на ист начин. Беа идентификувани групи на LINCRNA гените, кои се активираат истовремено со одредени функционални групи на гени за кодирање на протеини. На овој начин, беше покажано дека Lincrna, очигледно, учествува во регулирањето на клеточните поделби, во работата на имунолошкиот и нервниот систем, во диференцијацијата на ембрионските матични клетки, во многу други процеси на ембриогенеза, во формирањето на тежини ( генитални клетки), во раст на мускулите и т. Д.

Во некои случаи, функцијата Lincrna успеа да демонстрира повеќе дефинитивно со помош на сложени експерименти. На пример, беше познато дека P53 протеинот игра важна улога во корекцијата на штетата во ДНК молекулите. Сепак, како точно го прави тоа, тоа беше непознато. Сега се покажа дека P53 ги препознава промотерите на неколку lincrna гени и е приврзан кон нив, што доведува до нагло зголемување на активноста на овие гени. Оштетувањето на ДНК води до активирање на 39 lincrna гени, но ако го исклучите генот кодирање P53 протеини во клетките, оштетувањето на ДНК престанува да ја стимулира нивната активност. Како Помош за поправка на Lincrna Оштетената ДНК сè уште не е јасно, но фактот дека тие земаат некое учество, без сомнение.

Механизмите за дејствување на Линтрона - тоа е, како точно тие влијаат на клеточните процеси - сè уште се непознати, но има добра причина да се верува дека многу од нив се вклучени во регулирањето на активноста на други гени. Ова укажува на тоа, фактот дека кај гените од протеини-кодирање се наоѓа веднаш до гените на Lincrna остро го зголемија процентот на гени кодирање на транскрипциски регулатори (транскрипциски фактори кои вршат метилација на хистони, и т. Р.). Можеби Lincna некако "соработува" со регулаторните протеини - на пример, испратете ги нивните активности на одредени области на геномична ДНК.

Неодамна, новите функции на РНК молекулите постојано се отвораат (види. Линкови на дното). Ова е многу добро во согласност со "теоријата на РНК-свет", според која, во раните фази на еволуцијата на животот, сите функции извршени од страна на протеините беа извршени од страна на РНК молекулите. Ако навистина е тоа, тогаш треба да очекувате дека во современите клетки за РНК може да остане многу различни работи. Што е потврдено со бројни откритија на последниве години.