Как клетка управляет молекулярными «поездами»

Столкновение больших протеиновых комплексов на ДНК ведет к появлению множества вредных мутаций. Дабы этого не случилось, клетка легко заблаговременно сбрасывает с ДНК-«рельс» один из молекулярных «поездов», давая дорогу второму.

Деятельно делящиеся клетки сталкиваются с значительной молекулярной проблемой – как не допустить столкновения белков аппарата репликации ДНК и белков аппарата транскрипции. Без репликации, либо удвоения ДНК, не будет никакого размножения, иначе, клетке неизменно необходимы новые протеиновые молекулы (среди них и чтобы обслуживать процесс деления), а, значит, в ней неизменно обязан идти синтез множества мРНК (другими словами транскрипция), на которых позже рибосомы буду собирать полипептидные цепи белков.

Неприятность в том, что ферментные комплексы трудятся с различной скоростью – РНК-полимераза, занятая в транскрипции, трудится медленнее, чем ДНК-полимераза, занятая в репликации. И репликация, и транскрипция выполняются огромными сложными протеиновыми комплексами. И, потому, что трудиться им приходится на одних и тех же молекулах ДНК, громадна возможность, что они смогут столкнуться, даже в том случае, если движутся по ДНК в одном направлении.

Повреждения в ДНК, подсвеченные жёлтым, в клетках дрожжей с отключённым «антикатастрофным» белком. (Фото Cold Spring Harbor Laboratory.) Расхождение хромосом в делящейся клетке. (Фото ZEISS Microscopy / Flickr.com.)‹ ›

Раньше считалось, что лишь лобовое столкновение ведет к неприятным для клетки последствиям, в случае если же оба протеиновых аппарата едут в одну сторону, и стремительный комплекс догоняет медленный, то он просто замедляет движение. Но пара лет назад исследователи из Ноттингемского университета (Англия) продемонстрировали, что и тогда всё заканчивается масштабным «сходом с рельсов». Какие конкретно же неприятные последствия тут смогут быть?

В то время, когда комплекс ДНК-полимеразы срывается с молекулы ДНК, в дело вступают так именуемые белки возобновления репликации, чья задача — посадить ДНК-синтезирующую машину обратно на ДНК. Наряду с этим очень сильно возрастает возможность происхождения неточностей в ходе копирования, другими словами новосинтезированная молекула ДНК будет с мутациями, каковые смогут стать обстоятельством различных болезней, впредь до онкологических. Особенно высока возможность для того чтобы сценария в том месте, где имеется довольно часто употребляющиеся гены: с них снимается большое количество копий мРНК для синтеза белка, и в то время, когда к такому гену подходит ДНК-полимераза, она сталкивается с целой вереницей медленных РНК-полимераз, что многократно увеличивает возможность неточности при репликации. (За погрешности в ходе синтеза мРНК возможно не весьма нервничать — «сбивание с пути» РНК-полимеразы ведет к образованию недосинтезированной мРНК, которая в рабочем порядке расщепляется внутриклеточными ферментами.)

Но необычно было бы предполагать, что у клетки нет инструмента, разрешающего не допустить столкновение молекулярных «поездов». Таковой инструмент обрисовывают в собственной статье в CellРоберт Мартинсен (Robert Martienssen) и его коллеги из Лаборатории в Колд-Спринг-Харборе (США). Им был прекрасно узнаваемый белок называющиеся Dicer, действительно, известность его связана с совсем вторым процессом – РНК-интерференцией.

Сущность РНК-интерференции в подавлении активности ненужных либо страшных мРНК, но не любых, а только тех, на каковые показывают особые маленькие РНК. Такие малые РНК смогут либо запускать расщепление мРНК-мишеней, либо на них синтез белка. Но сами маленькие РНК должны откуда-то показаться, и вот тут именно нужен белок Dicer – он расщепляет громадные РНК-предшественники на большое количество мелких отрезков, нужных для РНК-интерференции.

До сих пор Dicer знали лишь в таковой роли, но его функции были шире. Выяснилось, он оказывает помощь избежать столкновения репликационных и транскрипционных молекулярных автомобилей на тех участках генома, где идёт особенно деятельный синтез РНК. Делает он это, легко сбрасывая с ДНК транскрипционные белки, тем самым освобождая дорогу для реплицирующего аппарата.

Продолжая аналогия с поездами, возможно заявить, что Dicer спихивает с «рельсов» более медленный «поезд», дабы дать дорогу более стремительному. (Отметим, что прерывание транскрипции практически не угрожает для клетки ущербом, в отличие от «крушения» реплицирующего аппарата.) В случае если же Dicer не известно почему не работает, то в деятельно применяемых участках генома накапливаются потери и повреждения фрагментов ДНК, появляющиеся при попытке клетки отремонтировать повреждённые места.

Другими словами белок, что, как считалось, трудится лишь с генами, каковые должны молчать, принимает кроме этого активное участие в работе генов, каковые должны всегда работать. Действительно, по солидному счёту, его функция тут та же – Dicer иногда прерывает активность этих генов, не смотря на то, что и иным методом. Подробности его функционирования ещё предстоит узнать; помимо этого, опыты ставили на дрожжах, и было бы весьма интересно определить, трудится ли такой же механизм в других эукариотических клетках.

С практической точки зрения Dicer имел возможность бы оказать помощь в борьбе с старением и раком, поскольку чем лучше он предотвращает молекулярные трагедии на ДНК, тем меньше появляется предлогов для канцерогенеза и других молекулярно-генетических проблем.

Создатель: Кирилл Стасевич

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

• Мужской и женский мозг сотрудничают по-разному
• А может быть, мы все — марсиане?

Вождение пассажирских поездов

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Как многоклеточные научились управлять своими клетками

  Прототип молекулярного «пульта управления», благодаря которому многоклеточные руководят собственными клетками, имеется и у некоторых одноклеточных….

• Как на земле появились клетки с ядрами

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

• Фабрика жизни: стволовые клетки

  Секрет судьбы Один из авторов еще одного наиболее значимого открытия XX века — биофизик и американский генетик Джеймс Уотсон — позирует на фоне модели…

• Как клетка распутывает запутанную рнк

  Мобильные генетические элементы смогут перевоплотить клеточную РНК в перепутанный клубок, из которого нереально извлечь никакую данные – но у клетки…