Интересные темы:

Гаджеты

Немного интересного:

Как молчит х-хромосома

22.06.2010 Наука и жизнь

Отключение лишней хромосомы в женских клетках зависит от сложнейшего молекулярного механизма, в котором слаженно трудятся регуляторные РНК и гены самой Х-хромосомы.

Всем как мы знаем, что у млекопитающих пол определяется распределением мужских (Y) и женских (X) хромосом: самки несут в собственных клетках две X-хромосомы, а самцы – X и Y. (На всякий случай уточним, что «девочкам» Х-хромосомы приходят от обоих своих родителей, другими словами одна из них есть материнской, а вторая – отцовской.) Но у самок одна из X-хромосом отключена: если бы они обе были активны, если бы в клетках трудились гены сходу с обеих хромосом, то в организме произошёл бы молекулярно-химический дисбаланс. Исходя из этого ещё на протяжении внутриутробного развития включаются некие механизмы, каковые подавляют работу на одной из X-хромосом, причём какая как раз из них выключится, определяется случайным образом, другими словами в различных клетках тела выключается или отцовская, или материнская X.

Х-хромосома человека. (Фото Dr. Gopal Murti / Visuals Unlimited / Corbis.) Участки двух хромосом окрашены жёлтым, наряду с этим одна из них активна, вторая же находится в комплексе с Xist-РНК (окрашена красным) и неактивна. (Фото GENECLEANER / WIKIMEDIA.)‹ ›

Как молчит х-хромосома

Не смотря на то, что про инактивацию одной из женских половых хромосом биологи знали в далеком прошлом, как именно это происходит, продолжительное время оставалось тайной. Со временем удалось узнать, что тут ведущую роль играются так именуемые долгие некодирующие РНК. В большинстве случаев, заводя обращение об РНК, мы имеем в виду информационные, либо матричные, молекулы, каковые трудятся посредниками между ДНК и белок-синтезирующим аппаратом: информация о протеиновой молекуле копируется с ДНК на РНК, а уже РНК просматривают рибосомы, сшивающие аминокислоты в полипептидную цепь в соответствии с генетическом коду.

Но огромная масса РНК никаких белков не кодирует, а в это же время клетка без них обойтись неимеетвозможности. И по сей день мы говорим о регуляторных РНК, каковые смогут связываться с молекулами-мишенями – к примеру, с некоторыми участками в ДНК либо с белками – и поменять их активность. К примеру, сев на некую регуляторной областью в ДНК, регуляторная РНК может запретить синтез простой, матричной РНК на гене, управляемом этим регулятором – так ген делается неактивным.

Регуляторных РНК существует большое количество разновидностей, и одна из таких разновидностей – lnkRNA, long non-coding RNA, либо долгие некодирующие РНК. (Долгими их назвали вследствие того что по размерам они не уступают кодирующим РНК, включая в себя тысячи и сотни пар мономеров-нуклеотидов, в то время как в большинстве случаев регуляторные РНК особенной длиной не отличаются и ограничиваются в лучшем случае несколькими десятками нуклеотидов.) РНК, выключающая Х-хромосому, именуется Xist, и относится она к долгим некодирующим. Она синтезируется на одной из Х-хромосом, которую по мере собственного синтеза и выключает. Как мы знаем, что она может связываться как конкретно с хромосомной ДНК, так и с белками, каковые руководят упаковкой, архивацией ДНК.

Хромосома в рабочем виде представляет собой долгую и запутаннейшую нить ДНК, которая «размазана» по достаточно громадному пространству в клеточного ядра – её гены свободны и дешёвы белкам, каковые синтезируют РНК. Дабы отключить или участок хромосомы, или её всю, необходимо её в буквальном смысле «смотать»: хорошо упаковать нить ДНК с помощь особых белков.

Два года назад исследователи из Калифорнийского технологического университета разместили статью, в которой обрисовывали, что тут делает Xist-РНК: она трудится чем-то наподобие магнитной скрепки, собирающей в одну точку различные гены, каковые необходимо инактивировать. В то время, когда она появляется, гены группируются около неё, конденсируясь во что-то наподобие облака. Сейчас белкам, несущим ответственность за регуляцию генов, не требуется выискивать их, достаточно прийти в одну конкретную область, где будут сгруппированы все гены, требующие отключения.

Заодно удалось выяснить, что различные участки огромной Xist-РНК по-различному участвуют в ходе: так, кое-какие повторяющиеся последовательности были только ответственны для «замалчивания» Х-хромосомы – в случае если эти последовательности вырезали из Xist-РНК, то хромосома трудилась, как ни в чём ни бывало. Новая работа, вышедшая в Cell Reports, дополняет картину. Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха решили узнать, какова роль самой Х-хромосомы в собственной инактивации.

Иначе говоря их интересовало, имеется ли к хромосоме какие-то гены, без которых её не отключить, без которых Xist сама по себе будет бессильной?

В опытах применяли особенные стволовые клетки мышей, у которых была лишь одна X-хросомома и в которых всегда синтезировалась Xist-РНК. Такие клетки продолжительно не жили: накопление регуляторной РНК всецело отключало единственную Х-хросомому – а ведь гены, каковые в ней записаны, нужны для жизни клетки. Но обстановку возможно было спасти, в случае если нарушить процесс инактивации Х. Авторы работы поочерёдно выключали Х-хромосомные гены: в случае если клетки внезапно выживали, значит, в них хромосома не замолчала, другими словами отключённый ген был ответствен для «успыления» Х-хромосомы.

Таких генов удалось отыскать пара, детально же Антон Вуртц (Anton Wutz) и его сотрудники разглядели ген Spen. Он кодирует белок, связывающийся с РНК, что помогает чем-то наподобие переходника между регуляторной Xist и хромосомной ДНК: без него Xist-РНК трудится не хорошо. Другими словами получается такая последовательность событий: дабы начать стягивать ДНК к «упаковочному пункту», регуляторная РНК обязана вооружиться особым белком, без которого её конструкторская задача окажется невыполнимой.

Быть может, что и другие Х-хромосомные гены, нужные для инактивации собственной хромосомы, функционируют в том же духе.

Совокупность, как видим, очень сложная: кроме того, что Х-хромосома кодирует Xist-РНК, так в ней ещё имеется и особые гены, помогающие Xist трудиться. Имеет ли всё это значение для человека? У нас имеется и Xist, и ген Spen, так что в полной мере быть может, что у дам указанный механизм кроме этого трудится.

В целом же по похожей схеме смогут управляться и другие хромосомы: так как не все гены трудятся единовременно в клетке, кое-какие «просыпаются» лишь в определённые промежутки развития, а кое-какие по большому счету «дремлют» практически всю жизнь. Ненужные участки генома смогут удерживаться в архивном виде посредством аналогичных регуляторных РНК и тогда, изучая Х-хромосому, у нас имеется шанс, как обстоят дела в других участках клеточного генома.

Создатель: Кирилл Стасевич

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

Тайны X-хромосомы [Ted-Ed]


Похожие статьи, которые вам понравятся:

Tags:  , ,