Интересные темы:

Гаджеты

Немного интересного:

Маленькие инфузории – большие открытия

20.02.2012 Наука и жизнь

Привычные всем по школьному курсу биологии инфузории-туфельки помогли дать добро одну из серьёзных задач эпигенетики и задуматься о возможностях повышения информационной емкости генома.

На обложке издания «Nature» от 22 мая 2014 года – пара инфузорий на протяжении полового процесса. Реснички клеток противоположных типов спаривания окрашены в различные цвета. Схема материнского наследования типов спаривания. Коньюгирующие инфузории (окраска ацетокармином).‹ ›

Эти одноклеточные известны тем, что половой процесс у них проходит без размножения, а размножение без полового процесса. Конъюгация, либо половой процесс, в первый раз был обрисован 75 лет назад американским генетиком Трейси Соннборном, что замечал, как инфузории Paramecium двух различных линий слипались в громадные комки и после этого разбивались на пары. Каждую несколько образовывали клетки противоположных типов спаривания, названные Е и О, либо четный и нечетный.

Но в следствии для того чтобы парного общения никаких новых особей не появляется, исходя из этого и говорят, что это половой процесс, но без размножения.Маленькие инфузории – большие открытия

Настоящая цель же конъюгации – обмен генетической информацией. Инфузории отдают друг другу копию всей собственной ДНК, но наряду с этим, не обращая внимания на присутствие чужой ДНК, тип спаривания у инфузорий сохраняется тот же, что и был, и при предстоящем размножении дочерние клетки будут принадлежать к тому же типу спаривания (грубо говоря, к тому же «полу»), что и материнская клетка.  

 Из-за чего так происходит? Отвечает на данный вопрос изучение, совершённое интернациональной научной группой под управлением фаворита в области молекулярной генетики инфузорий Эрика Майера. Результаты размещены в издании Nature.  

Оказалось, что устойчивость типа спаривания обеспечивается тем же механизмом, что защищает геном инфузорий от транспозонов. У всех живых организмов имеется ДНК, которая именуется мусорной и функции которой до конца так и не узнаны. Но как мы знаем, что заметную ее часть мусорной ДНК составляют транспозоны и другие так именуемые мобильные элементы – особенного рода последовательности, каковые смогут случайным образом копировать самих себя и расселяться по геному.

В случае если таковой транспозон внезапно прыгнет вовнутрь какого-нибудь гена, то с большой возможностью данный ген трудиться. У человека известно 96 болезней, обстоятельство которых как раз в таких вот прыгающих последовательностях. Для других организмов мигрирующая ДНК также не надёжна, а потому на протяжении эволюции выработались особенные механизмы, каковые защищают крайне важную ДНК от разрушительного действия транспозонов.  

Инфузории примечательны тем, что у них имеется два ядра: макронуклеус, снабжающий повседневную судьбу одноклеточного, и микронуклеус, участвующий в половом ходе. С позиций качественного состава генов оба ядра однообразны, легко в макронуклеусе содержится пара копий хромосом инфузории, а микронуклеусе – лишь по две копии. Помимо этого, в ДНК макронуклеуса вся мусорная ДНК удалена.

И имеется особые молекулы, каковые держат её под контролем, – это сканирующие РНК, либо сканРНК. Они синтезируются в микронуклеусе, всецело перекрывая его геном. После этого отправляются в макронуклеус и сканируют его ДНК.

Их цель – отыскать последовательности, которых раньше тут не было. В случае если такая последовательность нашлась, сканРНК метят её как «лишнюю», другими словами опасную. После этого особые ферменты выявят эти метки и удаляют лишнюю ДНК из макронуклеуса.

Так посредством РНК-сканирования инфузории защищают от транспозонов гены, которыми они всегда пользуются.

Потому, что разнообразные регуляторные РНК, к каким относятся и сканРНК, входят в число так называемых эпигенетических регуляторов генетической активности, то в этом случае возможно сказать об эпигенетической защите от транспозонов. Подобные совокупности защиты генома от транспозонов, важную роль в которых играются малые РНК, сравнительно не так давно найдены и у многоклеточных животных.  

При чём же тут типы наследования? Опыты по генетическому анализу клонов-мутантов по типам спаривания, приведшие к обнаружению мутации, которая нарушала экспрессию исследуемого гена у одного из таких клонов, проводил доцент Главного ВУЗа Санкт-Петербурга Алексей Потехин. Начавшееся в 2010 году сотрудничество с исследовательской группой Майера длится, и по сей день в СПбГУ осуществляется множество проектов, которые связаны с изучениями, каковые проводит его коллеги и Майер в Париже.

«У инфузории-туфельки Paramecium tetraurelia найден ген mtA, кодирующий белок, наличие которого определяет клетку инфузории к Е-типу спаривания. У клеток О-типа гена mtA нет, поскольку у него последовательность ДНК, содержащая промотор гена mtA, имеет маленькое случайное сходство с транспозонами, и возможно удалена из генома макронуклеуса наровне с настоящими транспозонами при РНК-сканировании.

В случае если это происходит, то в следующих поколениях эта последовательность уже будет принимать во внимание ненужной и постоянно удаляться при развитии макронуклеуса – так как она уже утеряна из его «чертежа». В итоге ген mtA молчит, и клетка имеет наследуемый О-тип спаривания.

Оказалось, что старый механизм защиты генома от транспозонов вовлечен в регуляцию работы клеточных генов, снабжая, например, таинственное материнское наследование типов спаривания у инфузории-туфельки», – поведал Алексей Потехин о подробностях изучения.  

Другими словами молекулярный механизм, чья задача – смотреть за опасными транспозонами, может воздействовать и на активность простых генов, в случае если в них внезапно имеется какое-то сходство с прыгающими ДНК-последовательностями. (При с инфузориями этими генами были те, что определяют тип спаривания.) Наряду с этим ключевую роль играется, каким чертежом руководствуется данный механизм, с чем он сравнивает контролируемую ДНК.

Инфузориям все равно, какого именно «пола» – О либо Е им быть. Но быть может, что подобным образом регулируются и другие гены. Наличие для того чтобы эпигенетического механизма наследования показателей при помощи малых РНК открывает новые возможности для увеличения информационной емкости генома, поскольку одинаковый ген возможно прочесть различными методами либо «отключить» в последовательности поколений. 

Фото  предоставлены Алексеем Потехиным.

Создатель: Юлия Смирнова

Источник: www.nkj.ru

Случайные записи:

Инфузория туфелька Paramecium caudatum


Похожие статьи, которые вам понравятся:

Tags:  , ,