В геномите бозайници намериха стотици преди това неизвестни гени

Новите методи за анализ на генома направиха възможно да се разкрият повече от една и половина хиляди неизвестни гени при бозайници. Тези гени не са кодирани от протеини, но големи РНК молекули, извършващи различни регулаторни функции. Новите отворени гени показват високо ниво на сходство (консерватизъм) в различни бозайници, което показва тяхното важно функционално значение. По-рано е известно само около дузина от такива гени. Както се оказа, в клетките на бозайниците се извършват големи регулаторни РНК, с широк спектър от задачи - от регулирането на клетъчните разделения за контрол на свойствата на стволови клетки.

Напоследък имаше набор от данни, показващи, че при клетки на бозайници се подлагат на "четене" (транскрипция) не само онези зони на генома, които кодират протеини или известни функционални РНК молекули (RRNA, TRNA, microg и др.), но много други области, които изглежда, че нямат полезна информация.

С други думи, клетката по някаква причина произвежда много транскрипти (РНК молекули, синтезирани на ДНК матрицата), чиито функции са напълно неразбираеми. Много експерти предполагат, че тези транскрипти са не повече от "боклук", случайно изоставяне на работата на RNA-полимераза ензими, отговорни за транскрипцията (виж.: Изследването на човешкия геном влиза в нова фаза, "елемента", 20.06.2007 г.).

Само десетина не-кодиращи РНК молекули (те получиха името, които не са встъпили, които не са кодиращи RNAs, лининг, са открити. Оказа се, че те участват в регулирането на работата на гените и транспортните вещества от цитоплазмата в ядрото, спомагат за инактивирането на "излишъка" х-хромозома при жените и прилагане на геномен отпечатък. Защо не трябва да се нуждаят останалите от необяслящите се транскрипти, все още остават мистерия.

В последния брой на списанието на природата, голяма група американски учени обявиха разработването на ефективен метод, който позволява мащабно търсене на гени на функционална линкена. Методът се основава на анализа на структурата на Histon H3 - един от протеините, към който ДНК е "ранен" в ядрото на еукариотната клетка (cm. хроматин). Изследователите установиха, че всички гени четат от ензима RNA-полимераза II (този ензим транскрибира преобладаващото мнозинство от гени в еукариоти), могат да бъдат идентифицирани със специални "етикети" (cm. Ремоделиране на хроматин), че клетката поставя на молекулите на Histon H3. Тези НЗ молекули, на които промоторният ген е рани, са направени чрез метилиране на лисмин аминокиселинния остатък, заемащ 4-то място в молекулата на хистон. В допълнение, друг лизин, заемащ 36-та позиция, е меторизиран по цялата транскрибатна част на гена в молекулите на Н3.

Тези етикети могат да бъдат открити, използвайки специално получени антитела, които разпознават метилирани НЗ молекули в състава на хроматин и прикрепен към тях (виж. Имунопреципитация). Генът, открит по този начин, може след това да се усложнява (дефиниране на последователността на нуклеотидите).

С този метод можете да разкриете всички гени, транскритирани РНК полимераза II. Ясно е, че по-голямата част от тях са дългогодишни гени, кодиращи протеини или функционална РНК. Но ако от общия брой на гените, идентифицирани по този начин, всички по-рано известни (и в генома на мишката е неизвестен неизвестен протеинов кодиращ гени), след това оставащите, най-вероятно ще бъдат желаните линейни гени.

С този метод изследователите са открили около 1600 от предполагаемите нови гени с дължина най-малко 5000 нуклеотида в генома на мишката, всеки (по-малките гени са просто игнорирани) и определят техните нуклеотидни последователности.

Сега беше необходимо да се докаже, че това са наистина работещи гени, т.е. клетката всъщност е транскрибирана. За тази цел РНК се изолира от няколко вида миши клетки и се проверява дали между тях има молекули, съответстващи на нуклеотидните последователности, намерени нови гени (виж. ДНК микрочис). Резултатът беше положителен - следователно, генът намери работата.

Следващата стъпка беше да се намерят подобни последователности в геномите на други бозайници. Резултатът беше и положителен и се оказа, че линейните гени се различават доста висок консерватизъм. Това означава, че те се променят малко по време на еволюцията на бозайниците. Консерватизмът е знак, че този раздел на ДНК е важен за тялото и повечето от мутациите, възникнали в нея, са избрани. Нивото на консерватизъм на новите гени е приблизително същото като най-добрите десет от най-вече намерения гени линкрана. Това ниво е по-ниско от това на протеин-кодиращите гени, но е значително по-високо от това на всички останали участъци на неексплодиращата ДНК, които нямат известни функции. Консерватизмът на гените на функционалната РНК обикновено е по-нисък от този на протеиновите гени, тъй като функционалните молекули на РНК са по-толерантни към промените в тяхната нуклеотидна последователност от протеините - до промяна в неговата аминокиселинна последователност. С други думи, мутациите на гените на функционалната РНК са много по-малко вероятно да бъдат вредни от мутациите на протеин-кодиращи гени.

Lincrna генни промотори, както се оказаха, имат точно същата степен на консерватизъм, както и промотори на протеиново кодиращи гени. Това е разбираемо, защото всички тези гени се четат от една и съща ензимна РНК полимераза II, която трябва да бъде прикрепена към промотора за стартиране на транскрипция.

Какви функции се изпълняват в организма на бозайниците многобройни линкена? Установяването на това е изключително трудно, така че изследователите отидоха да заобикалят. Те анализираха естеството на експресията на линекратен гени в различни органи и тъкани и на различни етапи на ембрионалното развитие. Известно е, че "обикновен", т.е. протеиново кодиращи гени се различават силно в тяхната активност в различни клетки и по различно време. Някои генни комплекти са включени, например, само по време на клетъчното делене, други - само в чернодробни клетки, трето - при резервиране на определен орган в ембриогенеза и t. Д. Оказа се, че линейните гени се държат по същия начин. Бяха идентифицирани групи от линекринни гени, които се активират едновременно с определени функционални групи от протеинови кодиращи гени. По този начин беше показано, че линната, очевидно, участва в регулирането на клетъчните разделения, в работата на имунната и нервната система, в диференциацията на ембрионалните стволови клетки, в много други процеси на ембриогенеза, при образуването на тегла ( генитални клетки), в мускулния растеж и t. Д.

В някои случаи функцията на линейна успя да демонстрира по-категорично с помощта на сложни експерименти. Например, е известно, че P53 протеинът играе важна роля в коригирането на увреждането в ДНК молекулите. Но как точно го прави, той е неизвестен. Сега се оказа, че P53 разпознава промотори на няколко черни гени и е прикрепена към тях, което води до рязко увеличаване на дейността на тези гени. Увреждането на ДНК води до активиране на 39 линекратни гени, но ако изключите гена, кодиращ P53 протеин в клетките, увреждането на ДНК престава да стимулира тяхната активност. Как линекрана помага за ремонтната ДНК все още не е ясна, но фактът, че те вземат някакво участие, не е съмнение.

Механизмите на действие на линкрана - т.е. как точно засягат клетъчните процеси - все още са неизвестни, но има основателна причина да се смята, че много от тях участват в регулирането на дейността на други гени. Това показва, например, фактът, че сред протеиново кодиращите гени, разположени до гените на линкена, рязко увеличи процента на гени, кодиращи регулатори на транскрипция (транскрипционни фактори, които извършват метилиране на хистони и t. Пс.). Може би по някакъв начин "си сътрудничи" с регулаторни протеини - например изпращат дейността си в определени области на геномна ДНК.

Наскоро новите функции на РНК молекули се отварят постоянно (виж. Връзки в долната част). Това е много добре в съответствие с "теорията на РНК-свят", според която, в ранните етапи на развитието на живота, всички функции, извършвани от протеини, се извършват от РНК молекули. Ако наистина беше това, тогава трябва да очаквате, че в съвременните клетки за РНК може да остане много различни неща. Което се потвърждава от многобройни открития от последните години.