U genomima sisara pronašli su stotine prethodno nepoznatih gena

Nove metode analize genoma omogućile su otkrivati ​​više od jedne i pol hiljade nepoznatih gena u sisarima. Ovi geni nisu kodirani proteinima, već veliki RNA molekuli koji obavljaju različite regulatorne funkcije. New-Open geni pokazuju visok nivo sličnosti (konzervativizam) na različitim sisarima, što ukazuje na njihovo važno funkcionalno značenje. Ranije je bilo poznato samo desetak takvih gena. Kako se ispostavilo, velika regulatovana RNA-a se izvode u ćelijama sisara sa širokim spektrom zadataka - od regulacije staničnih podjela za kontrolu svojstava matičnih ćelija.

Nedavno je došlo do skupa podataka koji ukazuju na to da su u ćelijama sisavaca podvrgnute "čitanju" (transkripciji) ne samo onim područjima genoma, koje kodiraju proteine ​​ili poznate funkcionalne molekule (RRNA, TRNA, mikrova itd.), ali mnoga druga područja koja izgledaju kao da nemaju korisne informacije.

Drugim riječima, ćelija iz nekog razloga proizvodi mnogo transkripata (molekuli RNA sintetizirani na DNK matrici), čije su funkcije potpuno nerazumljive. Mnogi su stručnjaci pretpostavljali da ovi transkripti nisu više od "smeća", slučajni bočno apicija rada enzima RNA-Polimerase odgovorna za transkripciju (vidi.: Studija ljudskog gena dolazi u novu fazu, "elemente", 20.06.2007).

Samo desetak velikih ne-kodirajućeg molekula RNA (dobili su ime koje su preuzele ne-kodiranje RNAS-a, lincrnas) otkrivene su bilo kakve funkcije. Pokazalo se da su uključeni u regulaciju rada gena i transportnih tvari iz citoplazme u jezgro, pomoći u inaktiviranju "viška" X-hromosoma u ženama i implementirati genomičke utiskivanje. Zašto se ne treba ostatak neekscrti prepisa, još uvijek ostalo misterija.

U najnovijem broju časopisa prirode, velika grupa američkih naučnika najavila je razvoj efikasne metode koja omogućava veliko pretraživanje gena funkcionalne lincrne. Metoda se temelji na analizi strukture Histon H3 - Jedan od proteina, na koji je DNK "ranjen" u jezgri eukariotske ćelije (cm. Chromatin). Istraživači su otkrili da svi geni pročitaju enzim RNA-Polymerase II (ovaj enzim prepisuje ogromnu većinu gena u eukariotima), može se identificirati posebnim "oznakama" (cm. Kromatin preuređivanje) da ćelija stavlja molekule Histon H3. Te molekule H3 na kojima su gen Promoter-a izrađeni su metilacijom ostataka aminokiseline lismislene kiseline, zauzimajući četvrti položaj u histonom molekulu. Pored toga, još jedan lizin koji zauzima 36. položaj je ispunjen duž cijelog prepisanog dijela gena u molekulama H3.

Ove se naljepnice mogu otkriti koristeći posebno izvedene antitijele koje prepoznaju metilirane molekule H3 u sastavu kromatina i pričvršćene na njih (vidi). Imunoprecitacija). Gena je otkrivena na ovaj način može se potom dobiti (definirati slijed nukleotida).

Ovom metodom možete otkriti sve gene prepisane RNA polimerazom II. Jasno je da je većina dijela od njih dugo poznati geni koji kodiraju proteine ​​ili funkcionalni RNA. Ali ako je od ukupnog broja identificiranih gena na ovaj način, sve prethodno poznato (i u mišem je nepoznato nepoznati geni za šifriranje proteina), tada će preostalo, najvjerovatnije, bit će željeni geni Lincrna.

S ovom metodom, istraživači su pronašli oko 1600 navodnih novih gena dužine najmanje 5000 nukleotida u mišem, svaki (manji geni jednostavno su zanemareni) i određuju njihove nukleotidne sekvence.

Sada je bilo potrebno dokazati da su to zaista radni geni, odnosno da se ćelija zapravo prepisuje. Za to je RNA bila izolirana iz nekoliko vrsta miša i provjerena je li među njima molekulama koji odgovaraju nukleotidnim sekvenci pronađenim novim genima (vidi. DNA Microarray). Rezultat je bio pozitivan - dakle, gen je pronašao posao.

Sljedeći korak je bio pronaći slične sekvence u genomima drugih sisara. Rezultat je bio i pozitivan, a pokazalo se da se poencrna geni razlikuju prilično visoki konzervativizam. To znači da su se malo promijenili tokom evolucije sisara. Konzervativizam je znak da je ovaj dio DNK važan za tijelo, a većina mutacija koja nastaje u njemu je odabrana. Nivo konzervativizma novih gena bio je približno isti kao prvih deset prethodno pronađenih gena Lincrna. Ovaj nivo je niži od onog gena za kodiranje proteina, ali je značajno veći od onog od svih ostalih odjeljaka neeksplodirajuće DNK koji nemaju poznate funkcije. Konzervativizam gena funkcionalne RNA općenito je niži od onog gena za kodiranje proteina, jer su funkcionalni molekuli RNA tolerantniji na promjene u njihovom nukleotidnom sekvenci od proteina - promjeni u srednjoj slici aminokiseline. Drugim riječima, mutacije gena funkcionalne RNA mnogo su manje vjerovatno da će biti štetne od mutacije gena za kodiranje proteina.

Promoteri gena Lincrna, kako se ispostavilo, imaju potpuno isti stepen konzervativizma, kao i promotora gena za šifriranje proteina. To je razumljivo, jer se svi ti geni čitaju isti enzim RNA polimeraza II, koja mora biti priložena promotoru za početak transkripcije.

Koje se funkcije vrše u organizmu sisara brojnih lincrna? Uspostavite ovo direktno je izuzetno teško, tako da su istraživači zaobišli. Oni su analizirali prirodu izraza gena Lincrna u različitim organima i tkivima i u različitim fazama embrionalnog razvoja. Poznato je da "obični", to su, geni za kodiranje proteina snažno se razlikuju u svojoj aktivnosti u različitim ćelijama i u različito vrijeme. Neki su setovi gena uključeni, na primjer, samo za vrijeme ćelije, drugi - samo u ćelijama jetre, treći - prilikom rezervacije određenog organa u embriogenezi i t. D. Pokazalo se da se geni Lincrna ponašaju na isti način. Identificirane su grupe lincrna gena, koje se aktiviraju istovremeno sa određenim funkcionalnim skupinama gena za kodiranje proteina. Na taj se način pokazalo da je Lincrna, očigledno, sudjelovala u regulaciji ćelijskih odjeljenja, u radu imunološkog i nervnog sistema, u diferencijaciji embrionalnih matičnih ćelija, u mnogim drugim procesima embriogeneze, u formiranju utega ( genitalne ćelije), u rastu mišića i t. D.

U nekim slučajevima, Lincrna funkcija uspjela je definitivno demonstrirati uz pomoć složenih eksperimenata. Na primjer, bilo je poznato da protein P53 igra važnu ulogu u ispravljanju štete u molekulama DNK. Međutim, kako tačno to radi, bilo je nepoznato. Sada se ispostavilo da P53 prepoznaje promotere nekoliko lincnskih gena i priključuje se njima, što dovodi do oštrog povećanja aktivnosti ovih gena. Oštećenje DNK dovodi do aktiviranja 39 lincrna gena, ali ako isključite gene kodiranje P53 proteina u ćelijama, oštećenja DNK prestaje da potakne njihovu aktivnost. Kako Lincrna pomaže oštećenu DNK nije jasan, ali činjenica da uzimaju neko učešće nema sumnje.

Mehanizmi djelovanja Lincrna - to je, kako tačno utječu na ćelijske procese - još uvijek nisu poznati, ali postoji dobar razlog za vjerovanje da su mnogi od njih uključeni u regulaciju aktivnosti drugih gena. To ukazuje na primjer da je među genima za kodiranje proteina koji se nalaze pored lincrna gena oštro povećao postotak gena koji kodiraju regulatore transkripcije (transkripcijski faktori koji provode metilaciju histona i t. Str.). Možda Lincrna nekako "sarađuje" sa regulatornim proteinima - na primjer, pošaljite svoje aktivnosti na određena područja genomske DNK.

Nedavno su nove funkcije molekula RNA stalno otvaraju (vidi. Veze na dnu). To je vrlo dobro u skladu sa "teorijom" RNA-Svjetska teorija ", u skladu s tim, u ranim fazama evolucije života, sve funkcije koje su izvedene proteinima izvršili su molekule RNA. Ako je to zaista bilo, onda biste trebali očekivati ​​da bi u modernim ćelijama za RNA moglo ostati puno različitih stvari. Koji potvrđuju brojna otkrića posljednjih godina.