În genomul mamiferelor au găsit sute de gene necunoscute anterior
Noile metode de analiză a genomului au făcut posibilă dezvăluirea a mai mult de o jumătate de mii de gene necunoscute la mamifere. Aceste gene nu sunt codificate de proteine, ci molecule de ARN mari care îndeplinesc diferite funcții de reglementare. Genele noi demonstrează un nivel ridicat de similitudine (conservatorism) la diferite mamifere, ceea ce indică semnificația lor funcțională importantă. Mai devreme, doar aproximativ o duzină de astfel de gene au fost cunoscute. După cum sa dovedit, RNA de reglementare mare se efectuează în celulele mamiferelor cu o gamă largă de sarcini - din reglarea diviziilor celulare pentru a controla proprietățile celulelor stem.
Recent, s-au înregistrat un set de date care indică faptul că în celulele de mamifere sunt supuse "citirii" (transcripției) nu numai acele zone ale genomului, care codifică proteine sau molecule de ARN funcționale cunoscute (RRNA, TRNA, microg, etc.), dar multe alte domenii care par să parie nu au informații utile.
Cu alte cuvinte, dintr-un anumit motiv produce multe transcrieri (moleculele ARN sintetizate pe matricea ADN), ale căror funcții sunt complet de neînțeles. Mulți experți au presupus că aceste transcrieri nu sunt mai mult decât "gunoi", o scriere sideroasă aleatorie a activității enzimelor ARN-polimerazei responsabile pentru transcriere (a se vedea.: Studiul genomului uman intră într-o nouă fază, "elemente", 20.06.2007).
Numai o duzină de molecule de ARN non-codificate (au primit numele de intervenție non-codificare, Lincrnas) au fost detectate orice funcție. Sa dovedit că sunt implicați în reglementarea activității genelor și a substanțelor de transport din citoplasmă în nucleu, ajută la inactivarea "excesului" cromozomului X la femele și impresionați imprângerea genomică. De ce nu au nevoie restul de transcrieri neexplice, a rămas încă un mister.
În ultima ediție a revistei Nature, un grup mare de oameni de știință americani au anunțat dezvoltarea unei metode eficiente care permite căutarea la scară largă a genelor Lincrna funcționale. Metoda se bazează pe analiza structurii Histon H3 - una dintre proteine, la care ADN-ul este "rănit" în kernelul celulei eucariote (cm. cromatină). Cercetatorii au descoperit ca toate genele citesc de enzima ARN-polimerazei II (această enzimă transcrie majoritatea covârșitoare a genelor din Eucariote), poate fi identificată prin "etichete" speciale (cm. Cromatin remodelarea) că celula pune pe moleculele HISTON H3. Acele molecule H3 pe care gena promotorului sunt răni sunt făcute prin metilarea reziduului de aminoacid lismin, ocupând poziția a 4-a în molecula Histon. În plus, o altă lizină care ocupă cea de-a 36-a poziție este meticatată de-a lungul întregii părți transcrise a genei în moleculele H3.
Aceste etichete pot fi detectate utilizând anticorpi special derivați care recunosc moleculele H3 metilate în compoziția cromatinei și atașate la acestea (a se vedea. Imunoprecipitarea). Gena detectată în acest mod poate fi complicatoare (definiți secvența de nucleotide).
Cu această metodă, puteți dezvălui toate genele ARN polimerazei transcrise II. Este clar că cea mai mare parte a acestora este gene cunoscute care codifică proteine sau ARN funcțional. Dar dacă din numărul total de gene identificate în acest mod, toate cele cunoscute anterior (și în genomul mouse-ului este gene necunoscute de codificare a proteinelor necunoscute), apoi restul, cel mai probabil, vor fi genele Lincrna dorite.
Cu această metodă, cercetătorii au găsit aproximativ 1600 de presupuse gene noi, cu o lungime de cel puțin 5000 de nucleotide în genomul mouse-ului, fiecare (genele mai mici au fost pur și simplu ignorate) și au determinat secvențele lor de nucleotide.
Acum era necesar să se dovedească că acestea sunt gene de lucru cu adevărat, adică că celula este de fapt transcrisă. Pentru aceasta, ARN a fost izolat din mai multe tipuri de celule de șoarece și a fost verificată dacă au existat molecule printre care corespunde secvențelor nucleotidice găsite noi gene (vezi. DNA microarray). Rezultatul a fost pozitiv - prin urmare, gena a găsit o muncă.
Următorul pas a fost să găsim secvențe similare în genomul altor mamifere. Rezultatul a fost, de asemenea, pozitiv și sa dovedit că genele Lincrna diferă destul de mari conservatorism. Aceasta înseamnă că s-au schimbat puțin în timpul evoluției mamiferelor. Conservatorul este un semn că această secțiune a ADN-ului este importantă pentru organism, iar majoritatea mutațiilor care apar în acesta sunt selectate. Nivelul conservatorismului de gene noi a fost aproximativ același cu primele zece din genele găsite anterior Lincrna. Acest nivel este mai mic decât cel al genelor de codificare a proteinei, dar este semnificativ mai mare decât cea a tuturor celorlalte secțiuni ale ADN-ului neexplodat care nu au funcții cunoscute. Conservatorul genelor de ARN funcțional este, în general, mai mic decât cel al genelor de codificare a proteinei, deoarece moleculele funcționale ale ARN sunt mai tolerante la schimbările în secvența lor de nucleotide decât proteinele - la o schimbare a secvenței sale de aminoacizi. Cu alte cuvinte, mutațiile genelor ARN funcționale sunt mult mai puțin susceptibile de a fi dăunătoare decât mutațiile genelor de codificare a proteinelor.
Promotorii genei Lincrna, așa cum sa dovedit, au exact același grad de conservatorism, precum și promotori ai genelor de codificare a proteinelor. Acest lucru este de înțeles, deoarece toate aceste gene sunt citite de aceeași enzimă ARN polimerază II, care trebuie atașată la promotor pentru a începe transcrierea.
Ce funcții sunt efectuate în organismul mamiferelor numeroase Lincrna? Stabilirea acestui lucru este extrem de dificil, astfel încât cercetătorii au depășit. Au analizat natura expresiei genelor Lincrna în diferite organe și țesuturi și în diferite etape ale dezvoltării embrionare. Se știe că "obișnuită", adică genele de codificare a proteinelor diferă puternic în activitatea lor în diferite celule și în momente diferite. Unele seturi de gene sunt incluse, de exemplu, numai în timpul diviziunii celulare, altele - numai în celulele hepatice, al treilea - la rezervarea unui anumit organ în embriogeneză și T. D. Sa dovedit că genele Lincrna se comportă în același mod. Au fost identificate grupuri de gene Lincrna, care sunt activate simultan cu anumite grupe funcționale de gene de codificare a proteinelor. În acest fel, sa demonstrat că Lincna, aparent, participă la reglarea diviziilor celulare, în activitatea sistemului imunitar și nervos, în diferențierea celulelor stem embrionare, în multe alte procese de embriogeneză, în formarea greutăților ( Celulele genitale), în creșterea musculară și t. D.
În unele cazuri, funcția Lincrna a reușit să demonstreze mai mult cu ajutorul experimentelor complexe. De exemplu, sa știut că proteina P53 joacă un rol important în corectarea deteriorării în moleculele ADN. Cu toate acestea, cum o face el, a fost necunoscut. Acum sa dovedit că P53 recunoaște promotorii mai multor gene Lincrna și le este atașată la acestea, ceea ce duce la o creștere accentuată a activității acestor gene. Deteriorarea ADN-ului duce la activarea a 39 de gene Lincrna, dar dacă opriți gena care codifică proteina P53 în celule, daunele ADN încetează să stimuleze activitatea acestora. Modul în care Lincrna ajuta la repararea ADN-ului deteriorat nu este încă clară, dar faptul că ei iau o participare este fără îndoială.
Mecanismele de acțiune ale Lincrna - adică cum afectează procesele celulare - sunt încă necunoscute, dar există un motiv bun pentru a crede că mulți dintre aceștia sunt implicați în reglementarea activității altor gene. Acest lucru indică, de exemplu, faptul că printre genele de codare a proteinelor situate lângă genele Lincrna a crescut puternic procentul de gene care codifică regulatori de transcripție (factori transcripționali care efectuează metilarea histonelor și T. P.). Poate că Lincrna, cumva "cooperează" cu proteine de reglementare - de exemplu, trimite activitățile lor în anumite zone ale ADN-ului genomic.
Recent, noi funcții ale moleculelor ARN sunt deschise constant (a se vedea. Link-uri din partea de jos). Acest lucru este foarte bine în concordanță cu "Teoria Mondială a ARN", potrivit căreia, în stadiile incipiente ale evoluției vieții, toate funcțiile efectuate de proteine au fost efectuate de molecule de ARN. Dacă într-adevăr a fost, atunci ar trebui să vă așteptați ca în celulele moderne pentru ARN să rămână o mulțime de lucruri diferite. Care este confirmată de numeroase descoperiri din ultimii ani.
