W genomach ssaków znalazł setki nieznanych genów
Nowe metody analizy genomów umożliwiły ujawnienie ponad półtora tysiąca nieznanych genów w ssakach. Geny te nie są zakodowane przez białka, ale duże cząsteczki RNA wykonujące różne funkcje regulacyjne. Nowo otwarte geny wykazują wysoki poziom podobieństwa (konserwatyzmu) w różnych ssakach, co wskazuje na ich ważne znaczenie funkcjonalne. Wcześniej wiadomo tylko około kilkunastu takich genów. Jak się okazało, duże RNA regulacyjne są wykonywane w komórkach ssaków o szerokim zakresie zadań - od regulacji podziałów komórek, aby kontrolować właściwości komórek macierzystych.
Ostatnio nastąpiło zestaw danych wskazujących, że w komórkach ssaków podlegają "czytaniu" (transkrypcji) nie tylko te obszary genomu, które kodują białka lub znane funkcjonalne cząsteczki RNA (RRNA, TRNA, Microg itp.), ale wiele innych obszarów, które wydaje się, że nie ma przydatnych informacji.
Innymi słowy, komórka z jakiegoś powodu wytwarza wiele transkryptów (cząsteczki RNA syntetyzowane na matrycy DNA), których funkcje są całkowicie niezrozumiały. Wielu ekspertów przyjęło, że te transkrypcje nie są więcej niż "śmieci", losowe sidewriting pracy enzymów RNA-polimeraza odpowiedzialny za transkrypcję (patrz.: Badanie ludzkiego genomu wchodzi w nową fazę, "elementy", 20.06.2007).
Tylko kilkanaście dużych cząsteczek RNA niekodowanych (otrzymywali nazwę duże interweniujące niekodowane RNA, Lincrnas) wykryto wszelkie funkcje. Okazało się, że są one zaangażowani w regulację pracy genów i substancji transportowych z cytoplazmy w jądrze, pomagają inaktywować "nadmiar" x-chromosom w samicach i wdrożyć nadruk genomiczny. Dlaczego nie potrzebuje reszty niewydatnych transkryptów, nadal pozostała tajemnicą.
W najnowszym wydaniu magazynu przyrody, duża grupa amerykańskich naukowców ogłosiła rozwój skutecznej metody, która umożliwia poszukiwanie na dużą skalę genów Lincrna funkcjonalnej. Metoda opiera się na analizie struktury Histon H3 - jedna z białek, do której DNA jest "ranna" w jądrze komórki eukariotycznej (cm. chromatyna). Naukowcy odkryli, że wszystkie geny odczytane przez enzym RNA-Polymerase II (ten enzym transkrybuje przytłaczającą większość genów w eukariotach), można zidentyfikować przez specjalne "tagi" (cm. Przebudowy chromatyny), że komórka stawia cząsteczki Histon H3. Te cząsteczki H3, na których gen promotorowy są rany wykonane są przez metylację pozostałości aminokwasowej liszyny, zajmując 4 miejsce w cząsteczce histonowej. Ponadto kolejna lizyna zajmująca 36. pozycję jest metodą wzdłuż całej transkrybowanej części genu w cząsteczkach H3.
Etykiety te można wykryć przy użyciu specjalnie pochodnych przeciwciał, które rozpoznają metylowane cząsteczki H3 w składzie chromatyny i dołączonych do nich (patrz. Immunoprecypitacja). Gen wykryty w ten sposób może być następnie przydatny (zdefiniuj sekwencję nukleotydów).
Dzięki tej metodzie można ujawnić wszystkie geny transkrybowane polimerazę RNA II. Jest jasne, że większość z nich jest długimi genami kodującymi białkami lub funkcjonalnym RNA. Ale jeśli z całkowitej liczby zidentyfikowanych w ten sposób, wszystkie wcześniej znane (oraz w genomie myszy jest nieznane nieznane geny kodujące białko), a następnie pozostałe, najprawdopodobniej będą pożądane geny Lincrna.
Dzięki tej metodzie naukowcy wykazali około 1600 rzekomych nowych genów o długości co najmniej 5000 nukleotydów w genomie myszy, każdy (mniejsze geny były po prostu ignorowane) i określono ich sekwencje nukleotydowe.
Teraz konieczne było udowodnienie, że są to naprawdę działające geny, czyli, że komórka jest faktycznie transkrybowana. W tym celu odizolowano RNA od kilku rodzajów komórek myszy i sprawdzono, czy występowały wśród nich cząsteczki odpowiadające sekwencjom nukleotydowym znaleźć nowe geny (patrz. DNA Microarray). Rezultat był pozytywny - dlatego gen znalazł pracę.
Następnym krokiem było znalezienie podobnych sekwencji w genomach innych ssaków. Wynik był również pozytywny i okazało się, że geny Lincrna różnią się dość wysokim konserwatyzmem. Oznacza to, że zmieniają się niewiele podczas ewolucji ssaków. Konserwatyzm jest znakiem, że ta część DNA jest ważna dla organizmu, a większość mutacji powstających w nim jest wybrana. Poziom konserwatyzmu nowych genów był w przybliżeniu taki sam jak najlepsza dziesięć wcześniej znalezionych genów Lincrna. Ten poziom jest niższy niż w przypadku genów kodujących białko, ale jest znacznie wyższy niż wszystkie inne sekcje niewybudowy DNA, które nie mają znanych funkcji. Konserwatyzm genów RNA Funkcjonalnego jest ogólnie niższy niż genów kodujących białko, ponieważ cząsteczki funkcjonalne RNA są bardziej tolerancyjne do zmian w sekwencji nukleotydowej niż białka - do zmiany sekwencji aminokwasowej. Innymi słowy, mutacje genów RNA funkcjonalnego są znacznie mniej narażone na szkodliwe niż mutacje genów kodujących białko.
Promotory genów Lincrna, jak się okazało, mają dokładnie taki sam stopień konserwatyzmu, jak i promotorów genów kodujących białko. Jest to zrozumiałe, ponieważ wszystkie te geny są odczytywane przez tę samą polimerazę RNA Enzymu II, które muszą być przymocowane do promotora, aby rozpocząć transkrypcję.
Jakie funkcje są wykonywane w organizmie ssaków liczne lincrna? Ustal to bezpośrednio jest niezwykle trudne, więc naukowcy pomijali. Przeanalizowali charakter ekspresji genów Lincrna w różnych narządach i tkankach oraz na różnych etapach rozwoju embrionalnego. Wiadomo, że "zwykły", to znaczy geny kodujące białko różnią się silnie w ich aktywności w różnych komórkach i w różnych czasach. Niektóre zestawy genów są włączone, na przykład, tylko w okresie komórkowym, inni - tylko w komórkach wątroby, trzeci - przy rezerwacji pewnego narządu w zarodkach i t. D. Okazało się, że geny Lincrna zachowują się w ten sam sposób. Zidentyfikowano grupy genów Lincrna, które są aktywowane jednocześnie z pewnymi grupami funkcjonalnymi genami kodującymi białko. W ten sposób pokazano, że Lincrna, najwyraźniej uczestniczyć w regulacji podziałów komórek, w pracy układu odpornego i nerwowego, w zróżnicowaniu embrionalnych komórek macierzystych, w wielu innych procesach embriogenezy, w powstawaniu wagi ( komórki narządów płciowych), w rozwoju mięśni i t. D.
W niektórych przypadkach funkcja LINCRNA zdołała bardziej zademonstrować zdecydowanie za pomocą złożonych eksperymentów. Na przykład wiadomo, że białko P53 odgrywa ważną rolę w korygowaniu uszkodzeń w cząsteczkach DNA. Jednak jak dokładnie to robi, był nieznany. Teraz okazało się, że P53 rozpoznaje promotorów kilku genów Lincrna i jest do nich dołączony, co prowadzi do gwałtownego wzrostu aktywności tych genów. Uszkodzenia DNA prowadzi do aktywacji 39 genów Lincrna, ale jeśli wyłączniesz gen kodujący białko p53 w komórkach, uszkodzenia DNA przestaje stymulować ich aktywność. Jak Lincrna pomaga naprawić uszkodzony DNA, nie jest jeszcze jasny, ale fakt, że ich udział nie jest wątpliwości.
Mechanizmy działania LincRNA - to znaczy, jak dokładnie wpływają na procesy komórkowe - są nadal nieznane, ale istnieje dobry powód, by wierzyć, że wiele z nich jest zaangażowanych w regulację działalności innych genów. Wskazuje na przykład fakt, że wśród genów kodujących białko znajdujące się obok genów LincRNA gwałtownie zwiększył procent genów kodujących regulatorów transkrypcyjnych (czynniki transkrypcyjne, które przeprowadzają metylację histonów i t. P.). Być może Lincrna w jakiś sposób "współpracuje" z białkami regulacyjnymi - na przykład wysłać swoje działania na niektórych obszarach Genomowego DNA.
Ostatnio stale otwierają się nowe funkcje cząsteczek RNA (patrz. Linki na dole). Jest to bardzo dobrze spójne z "teorią RNA-World", zgodnie z którym, we wczesnych etapach ewolucji życia, wszystkie funkcje przeprowadzane przez białka przeprowadzono przez cząsteczki RNA. Jeśli tak naprawdę było to, powinieneś spodziewać się, że w nowoczesnych komórkach dla RNA może pozostać wiele różnych rzeczy. Co potwierdza liczne odkrycia ostatnich lat.
