Как клетка распутывает запутанную рнк

Мобильные генетические элементы смогут перевоплотить клеточную РНК в перепутанный клубок, из которого нереально извлечь никакую данные – но у клетки имеется особые белки, каковые таковой клубок смогут легко распутать.

Как мы знаем, только маленькая часть отечественной ДНК кодирует белки, а главная часть генома как словно бы и не нужна. Эту якобы ненужную часть в свое время назвали «мусорной» ДНК – в ней видели легко балласт, накопившийся не известно почему за миллионы лет эволюции. Но на данный момент в действительности так уже никто не думает – в некодирующей ДНК имеется масса генетических элементов, каковые, пускай и не несут никакой протеиновой информации, но все же играются в жизни клетки огромную роль.

Транспозоны, попав в РНК, смогут запутать ее так, что она станет ни для чего не годной. Но с DHX9 неприятность решается легко – он распутывает РНК, так что сейчас ее возможно разрешить войти в дело. (Иллюстрация: MPI of ImmunobiologyEpigenetics.) Два механизма транспозиции: первый (сверху) – «вырезать и засунуть», второй (снизу) – «скопировать и засунуть». (Иллюстрация Broad Institute.)‹ ›

В «мусорной» ДНК имеется много транспозонов – так именуют особенные последовательности нуклеотидов, каковые перепрыгивают из одного места генома в второе. Транспозонов существует пара разновидностей. Кое-какие из них перемещаются посредством механизма «вырезать и засунуть» – транспозон физически уходит из одного места, дабы засунуть себя в второй участок ДНК.

Другие поступают в противном случае, рассеивая собственные копии по геному (механизм «копировать и засунуть»). Считается, что, по крайней мере, часть транспозонов случилась от вирусов, каковые некогда попали в клетку, да так в ней и остались.

В ДНК человека одни из самых бессчётных транспозонов – это Alu-элементы, каковые распространяются по механизму «копировать и засунуть». Их насчитывается более 1,1 млн копий, что в сумме образовывает 10,7% человеческого генома. Большая часть из них уже неактивны, другими словами уже никуда не «прыгают», но те, что еще трудятся, смогут причинить громадные проблемы.

Легко понять, что в случае если транспозон попадет в какой-нибудь серьёзный ген, то он его – и вправду, Alu-элементы смогут стать обстоятельством таких болезней, как гемофилия, рак молочной железы и некоторых вторых. Иначе, как мы знаем, что те же Alu-элементы бывают нужны с эволюционной точки зрения. Их последовательности довольно часто поднимаются рядом, так что между одним транспозоном и вторым оказывается какой-то ген либо пара генов.

Фокус тут в том, что такие стоящие рядом транспозоны при самокопировании захватывают да и то, что находится между ними. В следствии в геноме появляется лишняя копия какого-либо гена, которая может вольно изменяться, пока «исходник» выполняетнужные для организма функции.

Считается, что именно благодаря Alu-элементам у некоторых мартышек – среди них и у тех, каковые были предками человека – заново показалось прежде потерянное трехцветное зрение, другими словами свойство видеть светло синий, красный и зеленый. В какой-то момент транспозоны в геноме приматов сделали копию гена фоточувствительного белка опсина, и эта копия потом «освоила» третий цвет. (Второй характерный пример, о котором мы писали два года назад – как транспозоны обучили млекопитающих беременности.)

Другими словами активные транспозоны смогут быть как хорошими (помогая биологическому виду обзавестись новыми успешными особенностями), так и нехорошими (становясь обстоятельством страшных мутаций). Но как с активными, так и со дремлющими прыгающими последовательностями может появиться одна значительная неприятность. Отметим, что ДНК сама по себе лишь хранит данные, а дабы эта информация получила, нужна молекула-посредник – РНК.

На различных участках ДНК синтезируются относительно маленькие РНК, каковые являются шаблоном для сборки протеиновых молекул. Из-за огромного количества Alu-элементов в геноме часто бывает так, что РНК, скопированная с ДНК, не считая фактически информационной нуклеотидной последовательности, несет на себе еще и последовательности транспозонов. Эти последовательности транспозонов не обязательно портят суть главного сообщения, они смогут пребывать, к примеру, по бокам от него, либо в тщетных промежутках между смысловыми кусками.

Но неприятность в том, что нуклеотидные последовательности Alu-элементов легко слипаются между собой. В следствии РНК из более-менее ровной, прекрасно читаемой «нитки» преобразовывается в нечитаемый ком – молекулярные автомобили, каковые готовят РНК к синтезу белка и каковые сами синтезируют белок, просто не смогут трудиться с таковой перепутанной структурой.

Но у клетки, само собой разумеется, имеется инструменты и на таковой случай. Исследователи из Университета иммунобиологии и эпигенетики Общества Макса Планка пишут в собственной статье в Nature про белок DHX9. Это хеликаза, другими словами фермент, занимающийся распутыванием нуклеиновых кислот; хеликаз имеется большое количество, одни из них специализируются на ДНК, другие – на РНК, и DHX9 в собственности именно к тем, кто трудится с РНК.

В случае если DHX9 отключить, то в клетке начнут накапливаться те самые нечитаемые комки РНК, и начнется дефицит тех белков, информация о которых содержится в запутанных РНК.

DHX9 целенаправленно определит Alu-элементы в РНК и распутывает их. Но если бы хеликаза трудилась в одиночку, то, предположительно, это было бы не так уж и продуктивно. У DHX9 имеется, как минимум, один ассистент: особенный белок, что редактирует РНК – иными словами, он химически модифицирует нуклеотиды, каковые входят в Alu-последовательность, и по окончании таковой редактуры Alu-элементы становятся надёжны.

Само собой разумеется, тут само собой появляется предложение по большому счету избавиться от Alu-элементов прямо в ДНК – что было бы более действенно, чем смотреть за неизменно синтезирующимися РНК и расплетать те, каковые были запутанными. Но или таковой молекулярный аппарат создать через чур сложно, или же такие транспозоны, не обращая внимания на все хлопоты, с ними связанные, воображают ответственный источник генетической изменчивости, от которого с эволюционной точки зрения было бы довольно глупо отказываться.

Очевидно, это далеко не единственная молекулярная уловка, которую отечественным клеткам было нужно придумать в связи с транспозонами. Для примера – какое-то время назад мы говорили о том, что в геноме приматов имеется более полутора сотен белков, чья задача – по крайней мере, раньше – была в том, чтобы держать орду транспозонов под контролем.

Создатель: Кирилл Стасевич

Источник: жизнь и Наука (nkj.ru)

Случайные записи:

• Поваренная соль таит в себе опасность
• Пауки-скакунчики неплохо слышат

2. Химия клетки — Нуклеиновые кислоты, ДНК (9 класс) — биология, подготовка к ЕГЭ и ОГЭ

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Клетка держит «прыгающие гены» в вечном архиве

  Дабы мобильные генетические элементы не портили необходимые гены, клетка всегда держит «прыгающую ДНК» в плотноупакованном состоянии. Как мы знаем, что в…

• Искусственные и эмбриональные стволовые клетки похожи друг на друга

  При однообразном генетическом комплекте отличия между эмбриональными и индуцированными стволовыми клетками выясняются очень малы. Всегда, в то время,…

• Как омолодить стволовые клетки

  Генно-инженерные способы, разрешающие пересадить клетке лишний ген, оказывают помощь вернуть постаревшим стволовым клеткам прошлые восстановительные…

• Как на земле появились клетки с ядрами

  Архея называющиеся Локи продемонстрировала, как древние безъядерные микробы имели возможность дать начало эукариотическим клеткам. Микроба Lokiarchaea…