Гены в мозгу пчел видоизменяются, когда те меняют профессию.

источник: flickr.com/photos/8510057@N02/Биологи из Университета Джона Хопкинса (США) выяснили, что перемена профессии у рабочих пчел сопровождается обратимыми изменениями ДНК. Результаты исследования опубликованы в свежем выпуске журнала Nature Neuroscience.

В начале своей жизни рабочие пчелы ухаживают за потомством внутри улья, а затем становятся пчелами-фуражирами, которые совершают вылеты за нектаром за пределы гнезда. В ходе работы ученые проанализировали геном клеток мозга 21-ой пчелы-няньки и геном такого же количества пчел-фуражиров.

Оказалось, что 155 участков ДНК двух категорий пчел различаются по наличию метильных групп (СН₃). Эти группы присоединяются к цитозину, одному из четырех азотистых оснований, входящих в состав ДНК. У пчел метилированными оказались регуляторные гены, которые координируют работу остального генома.

Затем ученые провели эксперимент, изъяв из улья всех пчел-нянек, так что часть фуражиров была вынуждена вернуться к уходу за потомством. Выяснилось, что при этом характер метилирования регуляторных генов пчел-фуражиров изменился и стал таким же, как у пчел, живущих внутри гнезда.

Авторы статьи надеются, что полученные данные помогут лучше понять, как ненаследуемые изменения в ДНК связаны с процессами обучения и запоминания у человека, а также с развитием раковых опухолей, поскольку оно также сопряжено с метилированием ряда генов.

Источник: infox.ru

Ширина улыбки определяется не только настроением, но и генами, которые вы получили от родителей. Таких генов может быть несколько сотен, и некоторые из них уже удалось обнаружить. Международная группа исследователей сообщает в веб-журнале PLoS Genetics , что ей удалось найти пять генов, определяющих основные («базовые») черты лица. Наибольший интерес тут, впрочем, представляет методическая часть работы, то есть то, как именно вёлся поиск этих генов.

Слева — «главные» лицевые точки, определённые с помощью МРТ (фото James Woodson / Thinkstock)С помощью МРТ исследователи выделили девять важных точек, расстояние между которыми определяет «ландшафт» нашего лица. В такие параметры, например, попали расстояние между глазами и расстояние от кончика носа до его основания. Показатели отбирались с таким расчётом, чтобы их можно было легко оценить у любого человека. Затем учёные обратились непосредственно к анализу ДНК: среди пяти групп людей искали зависимость между строением генома и строением лица. Группы были довольно большие, от 500 до 2,5 тыс. человек в каждой. Позже к ним добавились ещё три группы, на которых и проверялись полученные результаты: анализировалась ДНК и по ней «восстанавливалась» внешность.

В результате в исследовательских руках оказались пять генов, которые определяли такие черты, как ширина лица, расстояние между глазами и длина носа. Один из них, PAX3, уже был известен по своему влиянию на форму лица (он участвует в формировании мышечных клеток), и от него как раз зависит расстояние между глазами и расстояние от кончика носа до его основания. Мутации PAX3 приводят к развитию синдрома Ваарденбурга . (Это, к слову, подтвердило, что разработанный метод поиска «лицевых» генов вполне эффективен.)

Два других, расположенные на хромосомах 2 и 3, ранее упоминались в связи с «заячьей губой» и дефектами в развитии челюстей. Оставшаяся же пара до сих пор никогда в таком контексте не упоминалась, хотя известно, что один из этих генов включён в синтез коллагена (про функции другого ничего не известно). То есть учёным удалось не только подтвердить уже известные результаты, но и найти новые «лицевые» гены.

Практический смысл таких исследований очевиден. Даже если не фантазировать на тему косметического проектирования человека, информация о генах, отвечающих за лицо, может сильно облегчит жизнь криминалистам. Восстановить облик преступника можно будет по ДНК, оставшейся на месте преступления, не полагаясь на не очень надёжные показания очевидцев (если такие имеются) и диковатые фотороботы. Однако, как замечают авторы работы, один и тот же ген может иметь множество вариантов. Тип лица, может, и определяют пять генов, но число вариантов этих генов и их комбинаций достигает десятков и сотен. В этом смысле учёные находятся в самом начале пути: предстоит колоссальная работа, чтобы окончательно установить взаимосвязь между геном и внешностью.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Физик Джереми Ингланд из Массачусетского технологического института (США), проведя моделирование процесса воспроизведения простейших живых организмов, пришёл к выводу о том, что воспроизводство РНК и организмов на её основе значительно проще, нежели в случае ДНК. Но главное в другом: для воспроизведения РНК in vitro используется энергии лишь чуть больше, чем это абсолютно необходимо с термодинамической точки зрения.

Уровень потерь при воспроизводстве кишечной палочки чрезвычайно мал: даже при активном делении он всего в 2,5–3 раза больше абсолютно необходимого минимума. (Иллюстрация Jeremy L. England.)Условно говоря, «КПД процесса» здесь близок к 100%.

ДНК более устойчива в химическом отношении, чем РНК, но и куда сложнее. Дело в том, что вместо сахара дезоксирибозы РНК содержит рибозу, имеющую дополнительную гидроксильную группу, увеличивающую вероятность гидролиза молекулы, то есть уменьшающую её стабильность.Упрощённые структуры РНК и ДНК. РНК в большинстве случаев не является двойной спиралью и значительно короче ДНК. (Иллюстрация Wikimedia Commons.)

Для проведения термодинамических расчётов по энергии, требуемой системе на репликацию в отношении РНК и ДНК, учёный использовал статистическую оценку РНК и ДНК как систем до и после их репликации. Зная варианты состояния компонентов в системе, при которой возможно самовоспроизведение РНК и ДНК, исследователь определил количество тепла, абсолютно необходимое с термодинамической точки зрения для процесса.

Оказалось, что термодинамически репликация РНК значительно проще и требует на порядок меньшего количества тепла. В сложных с точки зрения энергобаланса условиях вероятность репликации у РНК должна быть радикально выше, чем у ДНК. Именно этот тезис заставил исследователя предположить, что первый тип процессов исторически имел место значительно раньше, чем второй. И сей вывод как будто подтверждает гипотезу мира РНК , по которой первые самовоспровоизводящиеся живые организмы состояли из РНК, одновременно являвшейся и носителем наследственной информации, и средством её дальнейшего воспроизводства. Характерное для нынешней жизни разделение функций произошло, по его мнению, позднее, когда ДНК стала использоваться как носитель наследственной информации (более устойчивый, чем РНК), а ферментативная функция перешла к белкам.

Любопытно, что, оценивая термодинамическую эффективность размножения кишечной палочки, Джереми Ингланд заключил, что та тратит на размножение всего втрое больше энергии, чем это абсолютно необходимо с термодинамической точки зрения. Хотя этот показатель уступает КПД репликации РНК, близкого к 100%, тем не менее для столь сложной системы как клетка его можно считать выдающимся, заключает учёный.

С препринтом исследования можно ознакомиться здесь .

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Генетики совершили открытие десятилетия, выяснив, что участки ДНК, ранее считавшиеся бесполезными, нужны для регуляции работы генов.

Участники международного проекта ENCODE («Энциклопедия ДНК-элементов»)подвели промежуточные итоги своей работы, опубликовав сразу 30 статей, 6 из которых появились в свежем выпуске журнала Nature, а остальные – в журналах Genome Research и Genome Biology. На сайте Nature все опубликованные материалы объединены в интерактивную схему.

Проект ENCODE стартовал в 2003 году, после того, как ученым удалось расшифровать геном человека, прочитав 3 миллиарда нуклеотидных пар человеческой ДНК. Участники ENCODE поставили перед собой цель понять, какие функции несет каждый отрезок этой нуклеотидной последовательности.

Сначала ученые сосредоточились лишь на тех отрезках генома, в которых зашифрованы белки. Они составляют менее 1% всей ДНК. Остальные 99% генома долгое время считались «мусорной ДНК», которая не несет какого-либо смысла для организма. Однако, приступив затем к изучению этой «бессмысленной» ДНК, участники ENCODE смогли доказать обратное.

В «мусоре» нашли переключатели

Как следует из опубликованных статей, почти 80% некодирующих последовательностей в действительности играют важную роль, регулируя активность генов. Исследователи показали, что мутации «мусорной» ДНК, так же, как и мутации генов, могут вызывать наследственные заболевания. По мнению экспертов, это самое значительное открытие, совершенное генетиками за последние 10 лет.

«Мы выяснили, что нужно почти 4 миллиона переключателей для того, чтобы управлять работой 21 000 генов, которые есть у человека», рассказал Брэдли Бернштейн, участник проекта ENCODE. Раньше, желая найти причину рака или диабета, ученые искали гены, мутации которых вызывают эти болезни. Но, как следует из опубликованных работ, зачастую причинами болезней становятся мутации «переключателей», рассеянных по некодирующей ДНК.

Сейчас над проектом ENCODE работают более 440 ученых в 32 лабораториях по всему миру.  Они провели уже около 1600 экспериментов со 147-ю типами клеток.

Источник: infox.ru