U genomima sisavaca pronađeno je stotine prethodno nepoznatih gena

Nove metode analize genoma omogućili su da otkrije više od jednog i pol tisuća nepoznatih gena kod sisavaca. Ovi geni ne kodiraju proteini, ali velike RNA molekule koje izvode različite regulatorne funkcije. Novi-otvoreni geni pokazuju visoku razinu sličnosti (konzervativizam) u različitim sisavcima, što ukazuje na njihovo važno funkcionalno značenje. Ranije je poznato samo desetak takvih gena. Kako se ispostavilo, velika regulatorna RNA se izvode u stanicama sisavaca sa širokim rasponom zadataka - od regulacije staničnih podjela za kontrolu svojstava matičnih stanica.

Nedavno je došlo do skupa podataka koji ukazuju da su u stanicama sisavaca podvrgnuti "čitanju" (transkripcija) ne samo one područja genoma, koji kodiraju proteine ​​ili poznate funkcionalne RNA molekule (RRNA, TRNA, MICROG, itd.), ali mnoga druga područja koja se čini da nemaju korisne informacije.

Drugim riječima, stanica iz nekog razloga proizvodi mnoge transkripte (RNA molekule sintetizirane na DNA matricu), čije su funkcije potpuno neshvatljive. Mnogi stručnjaci pretpostavili su da su ti transkripti ne više od "smeća", slučajni slom o radu RNA-polimeraze enzima odgovornih za transkripciju (vidi.: Proučavanje ljudskog genoma dolazi u novu fazu, "elementi", 20.06.2007).

Samo desetak velikih ne-kodirajućih RNA molekula (dobile su ime velike intervenirajuće ne kodiranje RNA, Lincrnas) otkrivene su bilo koje funkcije. Pokazalo se da su uključeni u regulaciju rada gena i transportnih tvari iz citoplazme u jezgri, pomažu u inaktiviranju "viška" X-kromosoma kod žena i implementaciju genomičkog otiska. Zašto ostali transkripti neexplift ne treba, i dalje je ostao misterija.

U najnovijem broju časopisa prirode, velika skupina američkih znanstvenika najavila je razvoj učinkovitog metode koja omogućuje veliko traženje gena funkcionalne Lincrnske. Metoda se temelji na analizi strukture histon H3 - jednog od proteina, na koje je DNA "ranjena" u kernelu eukariotske stanice (cm. kromatin). Istraživači su otkrili da svi geni čitaju RNA-polimeraza II enzim (ovaj enzim prepisuje ogromnu većinu gena u eukariota), može se identificirati posebnim "oznakama" (cm. Kromatin pregradnja) da stanica stavlja na histon H3 molekule. One h3 molekule na kojima je promotorski gen rane se izrađuju metiliranjem ostatka lismin aminokiselina, zauzimajući 4. mjesto u histon molekuli. Osim toga, drugi lizin koji je zauzimao 36. mjesto se miješaju duž cijelog transkribiranog dijela gena u molekulama H3.

Te se naljepnice mogu detektirati pomoću posebno izvedenih antitijela koje prepoznaju metilirane molekule H3 u sastavu kromatina i pričvršćene na njih (vidi. Imunoprecipitacija). Gen otkriven na ovaj način može se popeti (definirati sekvencu nukleotida).

S ovom metodom možete otkriti sve gene transkribirane RNA polimeraze II. Jasno je da je najveći dio njih dugo poznati geni koji kodiraju proteine ​​ili funkcionalnu RNA. Ali ako je iz ukupnog broja gena identificiranih na ovaj način, sve prethodno poznato (iu genom mišem je nepoznata nepoznata gena za kodiranje proteina), a zatim preostalo, najvjerojatnije će biti željene gene za Lincrna.

S ovom metodom, istraživači su pronašli oko 1600 navodnih novih gena s duljinom najmanje 5000 nukleotida u mišem genom, svaki (manji geni su jednostavno zanemareni) i odredili njihove nukleotidne sekvence.

Sada je bilo potrebno dokazati da su to stvarno radne geni, to jest, da je stanica zapravo transkribirana. Za to je RNA izolirana iz nekoliko vrsta miševih stanica i provjerena je li molekule među njima koje odgovaraju nukleotidnim sekvencama pronađena nova gena (vidi. DNA Microarray). Rezultat je bio pozitivan - dakle, gen je pronašao rad.

Sljedeći korak bio je pronaći slične sekvence u genomima drugih sisavaca. Rezultat je također bio pozitivan i ispostavilo se da se lincrna geni razlikuju prilično visok konzervatizam. To znači da su se malo promijenili tijekom evolucije sisavaca. Konzervativizam je znak da je ovaj dio DNA važan za tijelo, a većina mutacija koje proizlaze u njoj su odabrani. Razina konzervativizma novih gena bila je približno ista kao i prvih deset prethodno pronađenih gena Lincrna. Ova razina je niža od onog gena za kodiranje proteina, ali je značajno viša od svih drugih dijelova neeksplodirajuće DNK koja nemaju poznate funkcije. Konzervativizam gena funkcionalne RNA općenito je niži od onog gena za kodiranje proteina, jer su RNA funkcionalne molekule tolerantne za promjene u njihovom nukleotidnom sekvenci od proteina - promjeni u njegovoj aminokiselinskoj sekvenci. Drugim riječima, mutacije gena funkcionalne RNA su manje vjerojatno da će biti štetne od mutacija gena za kodiranje proteina.

Promotori gena Lincrna, kako se ispostavilo, imaju točno isti stupanj konzervativizma, kao i promotori gena za kodiranje proteina. To je razumljivo, jer svi ovi geni čitaju isti enzim RNA polimeraza II, koji se mora pričvrstiti na promotor za početak transkripcije.

Koje funkcije se izvode u organizmu sisavaca brojne Lincrna? Uspostaviti ovo izravno je izuzetno teško, tako da su istraživači krenuli. Analizirali su prirodu ekspresije Lincrna gena u različitim organima i tkivima iu različitim fazama embrionalnog razvoja. Poznato je da se "obični", tj. Neki genski setovi su uključeni, na primjer, samo tijekom stanične podjele, drugi - samo u stanicama jetre, treći - prilikom rezervacije određenog organa u embrijgenezu i t. D. Ispostavilo se da se geni Lincrna ponašaju na isti način. Identificirane su skupine Lincrna gena, koje se aktiviraju istodobno s određenim funkcionalnim skupinama gena za šifriranje proteina. Na taj način, pokazano je da Lincrna, očito, sudjeluje u regulaciji staničnih podjela, u radu imunološkog i živčanog sustava, u diferencijaciji embrionalnih matičnih stanica, u mnogim drugim procesima embriogeneze, u formiranju utega ( genitalne stanice), u rastu mišića i t. D.

U nekim slučajevima, funkcija Lincrna uspjela je definitivno demonstrirati s pomoći složenih eksperimenata. Na primjer, bilo je poznato da P53 protein igra važnu ulogu u ispravljanju oštećenja u molekulama DNA. Međutim, kako to točno radi, bilo je nepoznato. Sada se ispostavilo da P53 prepoznaje promotore nekoliko Lincrna gena i pričvršćen na njih, što dovodi do oštar povećanje aktivnosti tih gena. Oštećenje DNA dovodi do aktivacije 39 linkranskih gena, ali ako isključite gen koji kodira p53 protein u stanicama, oštećenje DNA prestaje stimulirati njihovu aktivnost. Kako LINCRNA pomoć Popravak oštećene DNA još nije jasna, ali činjenica da uzimaju neko sudjelovanje je bez sumnje.

Mehanizmi djelovanja Lincrne - to jest, kako točno utječu na stanične procese - još uvijek nisu poznati, ali postoji dobar razlog da vjeruju da su mnogi od njih uključeni u regulaciju aktivnosti drugih gena. To ukazuje na, na primjer, činjenica da je između gena za šifriranje proteina koji se nalaze pored gena Lincrna oštro povećali postotak gena koji kodiraju regulatore transkripcije (transkripcijski čimbenici koji provode metiliranje histona, i t. P.). Možda Lincrna nekako "surađuju" s regulatornim proteinima - na primjer, šalju svoje aktivnosti na određenim područjima genomske DNA.

Nedavno su stalno otvorene nove funkcije molekula RNA (vidi. Linkovi na dnu). To je vrlo dobro u skladu s "teorijom RNA-svijeta", prema kojem, u ranim fazama evolucije života, sve funkcije koje provodi proteini provedene su pomoću RNA molekule. Ako je doista bilo, onda biste trebali očekivati ​​da u modernim stanicama za RNA mogu ostati mnogo različitih stvari. Što potvrđuje brojna otkrića posljednjih godina.