Исследователи обнаружили, что матричная РНК модифицирована ничуть не меньше, чем ДНК, причём модификации касаются важнейших генов, участвующих в развитии самых разных заболеваний, от рака до шизофрении.
О том, что химические модификации ДНК или обслуживающих её белков влияют на активность генов, известно давно: это один из примеров эпигенетического кодирования. Но до сих пор в исследованиях эпигенетического кода не находилось места для РНК: исследователи были заняты ДНК и гистонами, упаковывающими ДНК в хромосому. Оттого результаты, полученные группой исследователей из Корнеллского университета (США), выглядят особенно интригующими.
Учёным удалось обнаружить многочисленные модификации в матричной РНК, и есть все основания полагать, что они вносят свой вклад в регуляцию генетической активности. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell.
Модификация, о которой идёт речь в статье, превращает аденозин в N6-метиладенозин, то есть на букву А генетического кода в мРНК вешается метильная группа. По словам авторов работы, 20% мРНК человека несут эту модификацию, причём касается она самых разных генов. Следует сказать, что N6-метиладенозин в матричной РНК был обнаружен ещё в 1975 году, но тогда не было уверенности, что он принадлежит именно мРНК, что в ходе эксперимента к мРНК не примешались транспортная и рибосомная РНК, которые, в отличие от мРНК, модифицированы щедро и разнообразно. На этот раз исследователи сумели прочесть последовательность модифицированных мРНК и обнаружили в них копии самых разных генов, имеющих отношение ко множеству заболеваний, от рака до шизофрении.
Более того, удалось найти фермент, который может снимать эту модификацию с мРНК. Им оказался продукт гена FTO, мутации в котором часто бывают связаны с ожирением и диабетом. Причём к метаболическим расстройствам приводит именно гиперактивность гена FTO, поэтому исследователи делают вывод, что метилирование матричной РНК необходимо для поддержания правильного метаболизма. Что до фермента, который, наоборот, модифицировал бы мРНК, то его пока не нашли. Зато учёные узнали, где группируются модификации — преимущественно вблизи стоп-кодона. Вероятно, это как-то влияет на работу рибосом, хотя тут, как признаются авторы работы, остаётся только гадать: возможно, модифицированные основания служат, как и в ДНК, для привлечения каких-то регуляторных белков.
Метилирование мРНК было обнаружено у человека и мыши, причём его рисунок оказался довольно консервативным: в обоих случаях модификации происходили в сходных последовательностях. Хотя прямых доказательств тому, что метилирование мРНК влияет на активность белкового синтеза, пока не получено, исследователи не сомневаются, что так оно и есть. Возможно, это универсальный механизм регуляции генетической активности, подобный эпигенетическим модификациям ДНК. Если так, то с практической точки зрения биологи и медики получат дополнительный инструмент в борьбе со сложнейшими и тяжелейшими недугами: достаточно будет лишь притормозить или, наоборот, ускорить ферменты, занимающиеся модификациями мРНК, чтобы генетическая активность человека пришла в норму.
Источник: КОМПЬЮЛЕНТА
Наряду с обычными молекулами РНК, которые имеют начало и конец, в наших клетках есть изрядное количество кольцевых РНК. Правда, исследователи пока не знают, как они образуются и какую функцию выполняют.
Трансляция на матричной РНК комара-звонца; красным выделена сама мРНК, зелёным — растущие полипептидные цепи, синим — рибосомыМолекулы РНК, синтезируемые в процессе транскрипции на ДНК-шаблоне, всегда линейны. У бактерий начало РНК тут же подхватывается белок-синтезирующими машинами — рибосомами, так что ещё до конца собственного синтеза молекулы РНК уже заняты в другом процессе; на манипуляции с самой РНК у бактерии просто нет времени и возможностей. У эукариот свежесинтезированная матричная РНК претерпевает ряд модификаций, но всё равно её молекула остаётся разомкнутой: чтобы на ней начался синтез белка, на одном из её концов должен быть специальный «маячок», который привлечёт белки трансляции. Правда, существуют и другие классы РНК, вроде рибосомной или транспортной, но и у этих разновидностей концы рибонуклеиновой цепи не сшиты друг с другом.
Однако некоторое время назад появились данные, что некоторые РНК имеют кольцевую форму. Поначалу это воспринималось как диковинное исключение, пока группа исследователей из Стэнфорда (США) не опубликовала в PLoS ONE статью, из которой следует, что таких кольцевых РНК может быть больше, чем мы думаем.
Исследователи обнаружили кольцевые РНК, когда искали скрытые экзоны. Известно, что зрелая мРНК образуется в результате сильного редактирования: новосинтезированная РНК состоит из перетасованных экзонов — фрагментов полезной информации, и интронов — фрагментов «бессмысленной» последовательности. Конечная мРНК, с которой может синтезироваться белок, образуется в результате сшивания экзонов в одну непрерывную последовательность. Этот процесс называется сплайсингом.
Однако интроны порой могут приобретать «смысл» и становиться экзонами. В экзоны могут также превращаться какие-то совсем посторонние последовательности; считается, что именно это происходит при злокачественном перерождении клетки. Но когда исследователи принялись искать случаи такого превращения, они обнаружили, что некоторые из таких экзонов могут существовать только в форме кольцевых молекул РНК. То есть процесс их сшивания приводит к кольцеванию зрелой молекулы. Чтобы подтвердить своё предположение, учёные обработали выделенную из клеток РНК ферментом, расщепляющим только линейные молекулы. Оставшиеся нерасщеплёнными РНК совпали с предсказанными кольцевыми. Таких мРНК-колец оказалось много, и они обнаружились не только в раковых, но и в обычных здоровых клетках.
Скептики отмечают важность полученных результатов, но при этом добавляют, что ничего не известно о функциональности таких мРНК, ведь не исключено, что это попросту молекулярный мусор. В конце концов, в эксперименте мог плохо сработать фермент, режущий линейные РНК, и оставшиеся из-за его недоработки линейные РНК могли быть приняты за кольцевые. Авторы отвечают на так: будь это «бессмысленные» побочные продукты, они оставались бы в ядре клетки и быстро расщеплялись, а не проходили в цитоплазму, где их и нашли. Так или иначе, исследователям предстоит большая работа по подтверждению и перепроверке полученных данных: уж очень серьёзные изменения могут постичь представления о том, как функционируют наши молекулярные машины.
Источник: КОМПЬЛЕНТА
Формирование признака определяется по меньшей мере двумя силами — взаимовлиянием генов, из-за чего необходимые мутации концентрируются в строго определённой группе генов, и коэволюцией организмов, когда от «воли» одного зависит, сколько мутаций в геном получит другой.
Бактериофаг лямбда (фото CNRI)Сколько генов составляет признак? Вопрос, не уступающий по сложности средневековому «Сколько демонов уместится на кончике иглы?». Впрочем, гены и признаки имеют большее отношение к нашей повседневной жизни, чем средневековые эзотерические задачи. Достижения молекулярной биологии и генетики ясно дали понять, что ген не всегда тождествен признаку, как мы привыкли его понимать. Например, цвет глаз — это типичный признак, но цвет глаз может зависеть от работы нескольких генов, часть из которых производит ферменты для синтеза соответствующего пигмента, а часть управляет генами ферментов-исполнителей.
Соответствие между генами и признаками интересует биологов по ряду причин. С одной стороны, это причины чисто практического характера: когда мы видим какой-то признак наследственной болезни, необходимо знать, сколько и какие гены за него отвечают. С другой стороны, есть более фундаментальный вопрос — понять, как происходит формирование признаков в эволюции. Решая задачи, которые ставит пред ним среда, организм может пойти по одному из двух путей — либо совершенствовать, настраивать, подтягивать уже имеющиеся признаки, либо сделать, что называется, ход конём и сформировать новый признак. В таком случае вопрос несколько изменяется и выглядит как «Сколько мутаций формируют признак?».
Две статьи, вышедшие одновременно в журнале Science, пытаются разгадать силы, отвечающие за возникновение новых признаков. В первой исследователи из Мичиганского университета (США) рассказывают, как они пытались заставить фаг лямбда найти новый способ проникать в бактериальную клетку. Этот вирус поражает кишечную палочку, попадая в неё с помощью особого рецептора на поверхности клеточной стенки, называемого LamB. Исследователи сделали так, что бактерия перестала синтезировать этот рецептор, и расселили вирус по 96 колониям таких модифицированных бактерий. Их интересовало, как и за какое время вирус сумеет преодолеть возникшую трудность и найдёт новый способ проникнуть в клетку. Действительно, в 25% случаев паразит нашёл обходной путь в виде другого поверхностного бактериального белка, OmpF. За 12 дней в вирусном белке J возникли четыре мутации: обычно J-белок нужен для посадки на LamB-рецептор, но будучи вооружён четырьмя мутациями, он становится способен связывать OmpF-рецептор.
Кишечные палочки в процессе конъюгации (фото Eye of Science)
Однако сама бактерия не остаётся в стороне. Оказалось, что у неё может возникать мутация, изменяющая трансмембранный канал, который вообще закрывает вирусу путь в клетку. В этом случае мутации в вирусном белке в буквальном смысле останавливаются за шаг до решения задачи: получив три мутации из четырёх, вирус как бы понимает, что условия изменились, и перестаёт трансформироваться. Очевидно, формирование признака тут жёстко подчинено коэволюции двух видов, которую можно сравнить с парным танцем: если бактерия делает шаг, вирус совершает четыре, но если бактерия делает ещё один шаг, то вирус отвечает тремя, после чего отступает.
В случае с бактериофагом для нового признака (способности проникать в клетку) хватило всего четырёх мутаций в одном гене, что неудивительно, учитывая относительную простоту организации вируса. На бактериальном уровне масштабы уже совершенно другие. Исследователи из Калифорнийского университета в Ирвайне (США) попробовали выработать термоустойчивость у кишечной палочки Escherichia coli. В течение года исследователи выращивали 115 бактериальных колоний при 42,2 ˚C. Температура влияет на многие процессы в организме, поэтому учёные надеялись увидеть значительные изменения в геноме. Выяснилось, что у тех бактерий, что выжили в таких условиях, появилась 1 331 мутация, распределённая по более чем 600 сайтам в ДНК. Но все эти мутации и их сайты оказались принадлежащими двум направлениям: изменения в одном из них касались белковой машины, синтезирующей РНК; изменения во втором происходили в rho-белке, контролирующем завершение синтеза РНК. Очень редко бактерия совмещала эти две группы изменений. Однако трансформации в каждой из белковых машин сопровождались мутациями в каких-то добавочных генах, которые зависели от главной, целевой группы.
Почему мутации именно этих двух групп генов помогают кишечной палочке выживать при высокой температуре? Почему они делают это порознь? Это учёным только предстоит выяснить. Пока же на основе описанных работ можно сделать вывод о том, как происходит формирование нового признака. Множество мутаций вбрасываются в более или менее чётко очерченную группу генов, причём они находятся под сильнейшим влиянием других мутаций из-за взаимосвязанности генов и зависят от параллельных изменений в других организмах, как в случае вируса и бактерии. Есть, конечно, целая группа признаков, которая возникает из-за одной–двух мутаций, но такие признаки в большинстве случаев оказываются болезнетворными и к эволюционному успеху явно не приводят.
Источник: КОМПЬЮЛЕНТА
Разные варианты генов иммунных белков цитокинов определяют, выживет та или иная популяция либо нет. Неудачные варианты таких генов могут поставить под угрозу исчезновения целый вид, и иммунная генетика должна учитываться при разработке природоохранных мер.
Пространственная структура молекулы Il-12 — одного из трёх цитокинов, определяющих иммунную устойчивость популяции (рисунок Dr Mark J. Winter)Природоохранным организациям следует обращать внимание на иммунный статус животных, которых они берутся опекать, считают исследователи из Ливерпульского университета (Великобритания), проанализировавшие некоторые из иммунных генов в нескольких популяциях тёмной полёвки. Иммунитет не в первый раз попадает в сферу внимания экологов, но до сих пор обсуждалась лишь роль генов главного комплекса гистосовместимости. Эти гены кодируют белки, формирующие ядро иммунитета, от них зависит способность организма отличать «своих» от «чужих», с них начинается иммунный ответ.
Но на этот раз учёные обратились к генам, кодирующим белки цитокины. Эти белки служат иммунным клеткам для обмена информацией друг с другом, они определяют порядок участия клеток в иммунной реакции, с их помощью происходит тонкая настройка иммунного ответа. Исследователи взяли образцы крови у нескольких полёвок, чтобы соотнести варианты цитокинов, циркулирующих в крови грызунов, с теми болезнями и паразитами, от которых страдали животные. Их спектр у грызунов необычайно широк — от трипаносом до клещей и паразитических червей. Как пишут учёные в сетевом журнале PLoS Genetics, им удалось определить три ключевых гена, кодирующих цитокины IL-1бета, IL-2 и IL-12. Вариации именно в этих трёх генах и определяют, насколько успешно грызун будет бороться с болезнями.
С экологической точки зрения это значит вот что. Если популяция какого-нибудь вида содержит неудачный вариант цитокинового гена, то самое обычное заболевание может выкосить всех и вся. И наоборот: если популяции повезло с генами цитокинов, то она будет более чем устойчива. Знание того, какими генами располагает популяция, представляется особенно важным, если речь идёт о редких и исчезающих видах.
Об этих генах велось довольно много разговоров, но практически все продолжали изучать главный комплекс гистосовместимости, а до цитокинов руки не доходили. Так что данное исследование впервые показывает, насколько важна эта группа генов для такой, казалось бы, далёкой от биохимии области, как экология. Впрочем, экологией тут дело не ограничивается: животноводам тоже было бы чрезвычайно интересно узнать, от каких генов зависит здоровье скота и стоит ли чрезмерно тревожиться из-за одной–двух заболевших коров в стаде.
Источник: КОМПЬЮЛЕНТА
Найти в янтаре древнего комара. Выделить из его желудка кровь динозавра. Извлечь оттуда ДНК и ввести её в эмбрион крокодила. Высидеть яйцо. Выкормить динозавра. Открыть парк юрского периода.
Кадры из фильма Парк юрского периодаКогда Майкл Крайтон писал свой бестселлер (1990), а Стивен Спилберг снимал по нему блокбастер (1993), всё это казалось делом далёкого будущего. Как обстоит дело сейчас?
Оказывается, учёные не видят в создании динозавров ничего фантастического. Правда, способ будет совсем другим
К сожалению, молекулы ДНК разрушаются с течением времени. 65 млн лет прошло с тех пор, как последний динозавр летал, плавал или ходил по земле, а ДНК редко остаётся нетронутой более 500 тыс. лет. По словам Джека Хорнера из Университета штата Монтана (США), известного палеонтолога и технического консультанта всех фильмов о парке юрского периода, ДНК динозавра ни разу не была обнаружена. Он и его коллеги в 2005 году смогли найти мягкие ткани тираннозавра, но они не содержали полезного материала.
Даже если когда-нибудь удастся отыскать ДНК динозавра, она будет находиться в плачевном состоянии: фрагменты кода, состоящие всего из нескольких пар оснований. К тому же наука не знает, как сшить эти фрагменты. Словом, секвенирование генома динозавров из окаменелой ткани или крови никогда не станет надёжным способом их возрождения.
Но генетики предлагают альтернативный путь. В последние годы несколько групп, работающих независимо друг от друга, начали «будить» спящие ДНК динозавров в одном из потомков — в курице, геном которой полностью секвенирован. Г-н Хорнер и его друзья собираются в конечном счёте получить курицу с зубами, чешуёй, хвостом и передними конечностями. По их мнению, это существо будет очень похоже на настоящего динозавра.
В 2005 году онтогенетики Джон Фэллон и Мэтт Харрис из Висконсинского университета (США) экспериментировали с мутантными куриными эмбрионами и заметили странные выросты на челюстях зародыша. «Шишки» оказались саблевидными зубами, которые были идентичны зубам эмбрионов аллигаторов.
Эти мутанты обладали рецессивным геном, который убивает плод до рождения. В качестве побочного эффекта этот ген включает другой, дремавший в эволюционной линии кур по крайней мере 70 млн лет, — древний ген зубов динозавра. Фэллон и Харрис создали вирус, который вёл себя подобно рецессивному гену, но не был смертельным. Когда вирус вводили в нормальные эмбрионы, у тех начинали расти зубы.
Затем палеонтолог Ханс Ларссон из Университета Макгилла (США) обнаружил, что на раннем этапе развития куриного эмбриона у зародыша есть хвост. В определённый момент генетический переключатель делает сальто, и хвост исчезает. Г-н Ларссон и его коллеги отчаянно пытаются заставить хвост вернуться, но пока безуспешно.
В том же ключе куриные эмбрионы в конечном итоге можно наделить другими чертами далёкого предка.
Сколько же осталось ждать? «Ну, это зависит от финансирования, — говорит г-н Хорнер. — Мы ещё не победили рак, так что едва ли проект по возрождению динозавров сможет получить что-то от тех и без того скудных отчислений, которые идут на научные исследования. Впрочем, какой-нибудь частный инвестор может решить, что это круто, и тогда...»
Источник: КОМПЬЮЛЕНТА
Сравнение геномов митохондрий эукариот и морских бактерий SAR11 привело учёных к выводу, что SAR11 и митохондрии произошли от одного общего предка.
Место митохондрий в родословной альфапротеобактерий (схема авторов)Миллиарды лет назад случилось одно из самых удивительных событий в истории жизни на Земле: какая-то бактерия вошла в эукариотическую клетку на правах постоянного симбионта и превратилась в клеточную органеллу митохондрию. Сейчас митохондрии выполняют в клетке энергетические функции, оставаясь до некоторой степени «государством в государстве»: у них есть своя ДНК, свой белкосинтезирующий аппарат, немного отличающийся от клеточного, и даже в генетическом коде у них есть свои особенности.
Учёные уже давно стараются определить, кого из бактерий можно назвать ближайшими родственниками митохондрий, но до сих пор всё ограничивалось лишь более или менее приблизительными гипотезами.
Исследователи из Университета Гавайев и Орегонского университета (оба — США), которые предприняли масштабный поиск родственников митохондрий, сообщают в журнале Nature Scientific Reports, что их изыскания увенчались успехом. Учёные сравнили геномы различных супергрупп эукариот (архепластидовых водорослей, водорослей хромистов и простейших Excavata) с геномом бактерий SAR11. Эти альфапротеобактерии — родственники внутриклеточных паразитических бактерий риккетсий. Из-за риккетсий, способных к внутриклеточному паразитизму, альфапротеобактерии считались первыми среди кандидатов на роль предков митохондрий. Но, в отличие от риккетсий, бактерии группы SAR11 являются свободноживущими морскими организмами, к тому же самыми многочисленными (на их долю приходится от четверти до половины всей бактериальной биомассы моря); доминирующий род среди них — Pelagibacter. Их роль в экосистеме столь велика, что не будет преувеличением назвать их ответственными за круговорот углерода на Земле.
Трудность анализа состояла в том, что сравнивались не отдельные гены, а геномы. Но, по словам исследователей, именно такой подход позволил установить ближайшее родство между митохондриями и бактериями SAR11. Физиология позволяет им легко попасть в зависимость к другому организму, а многочисленность этой группы наводит на мысль о том, что в прошлом у SAR11 таких возможностей было множество.
Скорее всего, как заключают исследователи, и нынешние SAR11, и митохондрии имеют одного прямого предка. Если к этому добавить ещё и роль этих бактерий в экосистеме планеты, то Pelagibacter вполне можно уподобить мифической черепахе, держащей на себе всю биомассу Земли.
Источник: КОМПЬЮЛЕНТА
Изучение регенерации планарии поможет на генетическом уровне разобраться в механизмах регенерации тканей человека, считают ученые.
Планария (фото Википедия)Человек не умеет самостоятельно отращивать себе части тела, а плоский червь планария делает это легко. Планария – чемпион по регенерации. Команда Кристиана Петерсена (Christian Petersen) из Северо-западного университета (Northwestern University) нашла ген, который помогает червю решать, какую часть тела надо восстановить: голову или хвост.
Если планарию перерезать пополам, то через какое-то время каждая половина восстанавливает недостающее: у одной половины отрастает голова, у другой – хвост. В результате вместо одного червя получается два. Происходит это, как и всякая регенерация, с участием стволовых клеток.
Ученые в эксперименте нашли ген, управляющий регенераций, он носит название notum. Этот ген критически важен для восстановления головы. У червей с заблокированным геном notum вместо головы вырастает второй хвост – получается безголовый и двухвостый «тянитолкай наоборот».
«В организме животных работает система контроля регенерации, она определяет, какая именно ткань должна восстанавливаться, — объясняет Петерсен. – Наши результаты показали, как происходит принятие решение».
Биологи выяснили, что ген notum работает в месте разреза, обращенном в сторону головы. Он запускает каскад реакций, необходимых для того, чтобы выросла именно голова. Если разрез смотрит в сторону хвоста, notum в ткани не работает.
Несмотря на то, что червь планария достигает всего лишь от 2 до 20 мм в размере, у него достаточно сложная анатомия. Поэтому, изучая червя, ученые надеются, что полученные данные можно будет применить к высшим организмам. Ген notum довольно консервативен и присутствует у всех животных, от актинии до человека. Но его функции до сих пор довольно плохо изучены. Биологи считают,что он может играть важную роль в регенерации тканей у высших животных.
Специалисты надеются, что изучение генетической основы регенерации планарии пригодится для понимания механизмов регенерации тканей человека. И, в конечном счете, для совершенствования клеточной и тканевой терапии.
Статью о работе головного гена ученые опубликовали вScience.
Источник: Infox.ru
Недавно ученые смогли создать рибонуклеиновую кислоту (РНК), способную создавать свою собственную копию. До этого никогда прежде этим молекулам не удавалось наладить свое собственное воспроизводство. Это открытие является первым экспериментальным доказательством весьма популярной теории о происхождении жизни, получившей название "мир РНК".
Из школьного курса биологии мы помним, что большинство важнейших процессов организма регулируется белками. Эти белки производятся самими клетками в том количестве, которое необходимо в конкретный момент времени (кстати, белки "извне" организм вообще не использует). Информация о том, как каково должно быть строение каждого белка записано в виде последовательности азотистых оснований (нуклеотидов) в определенных участках молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), хранящейся в ядре клетки. Именно эти участки неспециалисты называют генами (хотя это не совсем так, у гена, кроме информативной части, есть еще и "служебная", не несущая информации о строении белка). Прочитать же эту информацию, а тем более, создать на ее основе белок, весьма непросто.
ДНК обычно пребывает в форме двойной закрученной спирали, но именно в таком состоянии с нее ничего прочесть нельзя. Поэтому перед считыванием специальные белки расплетают ее (примерно так же, как парикмахер с помощью щипцов расплетает вьющиеся волосы), после чего другие белки снимают с гена копию. Но эта копия существует не в виде ДНК, а виде одноцепочечной молекулы РНК, последовательность нуклеотидов которой полностью повторяет таковую в гене.
Далее, после некоторых модификаций РНК-овый "чертеж белка" отправляется в "сборочный цех" — специальные клеточные органеллы, называемые рибосомами. Они расположены не в ядре, а за его пределами, в цитоплазме. В рибосомах этот "чертеж" сразу же пускают в производство — на основе сообщенной информации, заключенный в последовательности нуклеотидов начинается синтез белка из аминокислот (как мы помним, каждой аминокислоте соответствует кодон — группа из трех нуклеотидов). Как только синтез белка заканчивается, "чертеж" сразу же уничтожается, то есть разрезается специальными белками на отдельные нуклеотиды, которые затем переправляют обратно в ядро. При надобности потом из них соберут новую РНК.
Этот вопрос, аналогичный проблеме курицы и яйца, долгое время вообще не имел даже теоретического ответа. Более того, все эксперименты показали, что самосборка белка без участия ДНК (и РНК) практически невозможна. Точно также не происходит самопроизвольный синтез ДНК без участия специфических белков. Поэтому предположение о том, что белок и ДНК появились независимо, а потом вдруг встретились, подружились и стали вместе работать, увы, абсолютно неправдоподобно.
Однако в последнее время многие ученые считают, что в начале, когда в примитивных организмах еще не было ни ДНК, ни белков, их функции выполняла молекула РНК. Она являлась и хранителем информации, и регулятором всех важных процессов. При этом она могла сама себя копировать для того, что бы наследственная информация передавалась потомкам. Данная гипотеза получила название "мира РНК".
Что и говорить, гипотеза достаточно красивая, однако есть ли у нее какие-нибудь доказательства? Что касается каталитической активности РНК, то о ней было известно достаточно давно. Такие регуляторные РНК называют рибозимами. Хотя они достаточно редко встречаются в клетках, тем не менее, эти активные РНК очень важны для существования последних. Например, активная часть рибосомы, в которой собирается белок из аминокислот, является рибозимом. Именно он осуществляет сшивание отдельных аминокислот в белковую цепочку.
Однако может ли такой рибозим катализировать сборку своей собственной копии без помощи других веществ? Долгое время ученые пытались создать такую РНК искусственно. Результаты, как правило, были не очень-то обнадеживающие — долгое время эти молекулярные "Франкенштейны" могли воспроизвести лишь последовательность из 14 нуклеотидов (а ведь самая маленькая РНК вирусов содержит их несколько сотен). Кроме того, эти рибозимы оказались весьма капризными — они копировали далеко не все собственные последовательности, а лишь те, которые им по каким-то причинам нравились больше.
И вот недавно Филип Холлигер из Кембриджского университета (Великобритания) решил улучшить подобную РНК. Он и коллеги проверили тысячи вариантов различных рибозимов на способность к длительному копированию, потом отобрали несколько самых эффективных вариантов и создали из них "суперрибозим", который назвали tC19Z. После чего новое вещество было подвергнуто испытанию, в результате которого ему было предложено создать свою собственную копию.
В результате рибозиму удалось воспроизвести последовательность РНК, состоящую из 95 нуклеотидов. Несмотря на то, что какие-то последовательности он копировал лучше, какие-то — хуже, в целом tC19Z был куда менее "привередливым", чем его предшественники. Но что более важно — длина копируемых рибозимом кусков составляют почти половину его собственной длины.
Итак, впервые была получена молекула РНК, обладающая каталитической активностью, которая смогла достаточно точно скопировать саму себя примерно наполовину. Правда, для того, что бы окончательно доказать справедливость теории "мира РНК", то нужно получить фермент, способный воспроизвести себя полностью. Однако, судя по всему, подобное уже не за горами. А пока же сам факт того, что можно получить молекулу РНК хотя бы с половиной требуемой мощности, делает РНК-теорию о возникновении жизни на Земле всё более достоверной.
Согласно этой теории, первые РНК появились в результате самосборки (подобное, как показывают эксперименты, вполне возможно в бескислородных условиях), и были очень короткими. Они, обладая каталитической активностью, выполняли функции регуляторов всех процессов в первичных организмах, и, храня информацию о своем строении, могли создавать свои собственные копии, передававшиеся потомкам. Постепенно РНК становились более длинными, и, в какой-то момент смогли синтезировать более совершенные и универсальные регуляторы — белки. После чего уступили им часть своих обязанностей, оставив себе лишь почетное право хранить наследственную информацию (у некоторых современных вирусов РНК до сих пор занимается именно этим).
Далее, возможно в результате ошибок при копировании в некоторых потомках РНК одни вещества оказались заменены на другие (сахар рибоза — на дезоксирибозу, азотистое основание урацил — на похожий на него тимин). В результате появилось ДНК, которая, благодаря своей способности образовывать двойную спираль, оказалось лучшим хранителям наследственной информации (она более устойчива к мутациям, чем одноцепочечная РНК). Так РНК распростилась со своей другой исходной функцией, и, предав новому веществу все заботы о хранении наследственной информации, сохранилась лишь как посредник между ДНК и белком. В этой роли она пребывает и по сей день во всех живых клетках…
Источник: Pravda.ru
Генетическая невосприимчивость к боли приводит к жизни без запахов. Ученые установили, что обе аномалии вызывает одна и та же мутация.
Ученые обнаружили неожиданную связь между болевой чувствительностью и обонянием. Специалистам известна мутация гена SCN9A, которая вызывает у человека невосприимчивость к боли. Это вовсе не облегчает ему жизнь, как может показаться на первый взгляд, а наоборот. Ведь боль служит жизненно важным сигналом о том, что в организме что-то не в порядке, а также сигнализирует об опасности. Например, что человек коснулся раскаленной сковородки.
У людей встречается также врожденная невосприимчивость к запахам – аносмия, полная или частичная – на отдельные запахи. Ее генетические причины до сих пор не выяснены.
Специалистам известно, что в нервных путях проведения боли большую роль играет один из типов натриевых ионных каналов (Nav1.7). Именно его кодирует ген SCN9A. Люди с мутацией данного гена, выключающей работу Nav1.7 канала, от рождения не чувствуют боли.
Франк Цуфаль (Frank Zufall) и его коллеги из Университета земли Саар (Saarland University), в Хомбурге, Германия, исследовали трех таких пациентов. Молодые люди никогда не испытывали острую боль, а так как были практически здоровы, то и хроническую – тоже. Врачи всем трем поставили диагноз, связанный с указанной генной мутацией, которая выключала канал Nav1.7. Ученым было интересно посмотреть, как обстоит дело с другими органами чувств людей без боли.
Все сенсорные системы у испытуемых были в порядке, за исключением обоняния. Специалисты оценили его в специальном тесте, включающем множество разных запахов. Оказалось, что у всех трех человек наблюдается нечувствительность к тем или иным запахам – то есть аносмия, правда, не полная, а частичная. Ученые предположили, что это связано с выключенными натриевыми каналами в обонятельных нейронах.
Дальнейшие исследования биологи проводили на мышах и убедились, что каналы Nav1.7 действительно работают в синапсах обонятельных нейронов. Ученые применили метод переживающих срезов нервной ткани обонятельной луковицы, в которых сохраняются электрические взаимосвязи между нейронами. На «живых срезах» исследователи подтвердили, что каналы Nav1.7 участвуют в возникновении скачка электрического потенциала в ответ на запаховый стимул. Это доказывает, что присутствие данных каналов на аксонах обонятельных нейронов — необходимое условие для передачи информации от них на нейроны обонятельной коры мозга. Сами обонятельные нейроны работают, но при закрытом канале не могут передавать сигнал по цепи, поэтому запах не воспринимается на высшем уровне.
Затем, как и полагается в исследованиях, биологи вывели мутантных мышей с неработающим геном SCN9A. Такие животные не чувствовали боли, да и с обонянием у них оказалось неважно. В тесте мутанты, в отличие от нормальных мышей, не проявляли интереса к жизненно важным запахам: еды, полового партнера, хищника. А если у кормящей матери-мутанта извлечь из гнезда детенышей, она не делает попыток вернуть их обратно. Обоняние в мышиной жизни стоит на первом месте среди всех ощущений.
Так ученые доказали ключевую роль канала Nav1.7 в обонянии. А также показали, как один и тот же механизм связывает ощущения двух модальностей – обоняние и боль.
Результаты работы опубликованы в Nature.
Источник: Infox.ru
Испанские учёные из Университета Гранады и Университета Малаги выявили наиболее крупную структурную единицу генома человека.
Хромосомы человека под сканирующим электронным микроскопом (иллюстрация Biophoto Associates / Science Photo Library) Ранее самыми большими элементами структуры ДНК считались изохоры — сегменты, длина которых доходит до сотен тысяч пар оснований. Изохоры отличаются друг от друга по содержанию азотистых оснований гуанина (Г) и цитозина (Ц). Каждому семейству изохор соответствует своё ГЦ-содержание, которое поддерживается на одном уровне во всём сегменте.
Искать более крупные структурные единицы авторам помогал вполне обычный алгоритм, основанный на понятии энтропии. Термодинамическая энтропия, как известно, связана со статистическим весом состояния — числом способов, которыми можно перейти в это состояние. Если при подбрасывании монеты, к примеру, пять раз подряд выпадали решки, а потом выпала аналогичная последовательность орлов, то весь ряд имеет высокую «энтропию», так как получить в десяти опытах равное количество орлов и решек можно самыми разными способами. Последовательности из пяти одинаковых результатов имеют прямо противоположные свойства.
В процессе поиска нуклеотидный ряд разбивался на сегменты так, чтобы энтропийная разность между отдельными отрезками и всей последовательностью оказалась максимальной. Полученные результаты сравнивались с теми, которые дало бы случайное расположение нуклеотидов в геноме. Заметим, что здесь исследователи учитывали важную особенность реальной ДНК: вероятность появления в ней конкретного азотистого основания зависит от предшествующих нуклеотидов. Обычно при сравнении использовали простую случайную последовательность оснований.
Как выяснилось, каждая хромосома составлена из нескольких огромных (~107 пар оснований) сегментов со сравнительно стабильным ГЦ-содержанием. Эти сегменты содержат в среднем по 200 генов.
Если открытые «суперструктуры» реальны, они должны иметь некий биологический смысл. Учёные показали, что это условие выполняется, задействовав базу данных, в которой каждому гену присваивается набор терминов, описывающих его функции. У любых двух генов из одной «суперструктуры» совпадают около 18 терминов, тогда как гены, выбранные случайным образом, схожи лишь по шести характеристикам.
Полная версия отчёта опубликована в журнале Physical Review E.
Источник: КОМПЬЮЛЕНТА
10-09-2012 Просмотров:11987 Новости Зоологии 
Антоненко Андрей
Лимонные акулы учатся друг у друга, как добывать пищу. Лимонная акула (фото Eric H. Cheng)Акул обычно представляют как абсолютно антисоциальных животных: они не терпят присутствия друг друга, если только не заняты...
20-04-2015 Просмотров:7426 Новости Геологии Антоненко Андрей
Денис Хенинг (Dennis Höning) и Тилман Шпон (Tilman Spohn) из Германского аэрокосмического центра при Института планетологии в Берлине создали модель эволюции планеты с учетом влияния живых организмов на размер континентов...
13-01-2014 Просмотров:9170 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Дальние предки нелетающей птицы киви жили в Австралии и перебрались на острова Новой Зеландии более 20 миллионов лет назад. К таким выводам пришли австралийские палеонтологи, изучающие окаменелости древних киви, найденные...
26-05-2010 Просмотров:11961 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Ученые из Канады и США обнаружили окаменелые останки животного, жившего 375 млн лет назад, которое уже окрестили "недостающим звеном" в эволюции между рыбами и четвероногими. Находка сделана в арктической...
05-10-2012 Просмотров:11411 Новости Экологии Антоненко Андрей
Озеро Каффенклуббен (датск. Kaffeklubben Sø, 83˚ 37') находится на небольшом (48 га) одноимённом островке, к северу от Гренландии, всего в 707 км от полюса. Это самое северное озеро на Земле. Вода...
Учёные предлагают рассматривать вирусы как полноправный домен жизни: они берут своё начало от последнего общего предка всех живых организмов, а первые из вирусов обладали гораздо более сложным строением, чем их…
Динозавры подобно людям страдали от зубной боли. В некоторых случаях они даже могли потерять зуб, как это произошло с триасовым Sinosaurus. Челюсти его окаменевшего черепа несут несомненные следы воспалительного процесса…
Биологи выяснили, зачем личинкам некоторых паразитических ос понадобилось умение прыгать. Оказалось, что прыжки дают насекомым шанс избежать неблагоприятных условий, но при этом дорого им обходятся. Оса-ихневмонида (Bathyplectes anurus) и её личинкаК…
На российской антарктической станции «Восток» завершается бурение льда, под которым вот уже 15 млн лет скрывается доисторическое озеро. Станция «Восток». 2009 год. 54-я экспедиция. (Фото Русиб.) По словам начальника станции Алексея…
Биологи показали, как гриб управляет поведением муравья и «подбирает могилку» инфицированному насекомому. Теперь ученые озабочены поисками молекулярных механизмов и грибных генов, которые помогают муравьям умереть в нужном месте и в…
В обнажении пород Эль Соплао в Кантабрии (север Испании) несколько лет назад был обнаружен странный фрагмент янтаря, на анализ которого у учёных во главе с Рикардо Пересом-де ла Фуэнте из…
После гона самцы серны оказываются с истощёнными энергетическими запасами, и в случае инфекции их иммунитет не может справиться с болезнью. Поэтому дольше живут те самцы, иммунная система которых более совершенна. Обычно…
По новым данным, на великое вымирание ушло менее 200 тыс. лет. Оно сопровождалось очень быстрыми изменениями атмосферной концентрации двуокиси углерода. Фото Rae AllenРазличные методы дают примерно одну и ту же дату:…
Птерозавры — группа вымерших рептилий, которая была распространена на всех континентах. Однако до сих пор о большинстве их видов ученые имеют лишь отрывочные сведения. Крайне редко удается найти больше одного…
Вверх