|
Экология и биотехнология
от 21 ноября 2005 г.
Клетки хранят запас
РНК на черный день
Ученые из лаборатории Колд Спринг Харбор обнаружили новый вид информационных РНК.
Эти молекулы бездействуют в организме, но в стрессовой ситуации мгновенно
"включаются" и приступают к выполнению своих прямых обязанностей - кодированию
белков. Это открытие поможет понять, как организм побеждает болезни.
В частности, исследователи открыли так называемый механизм "cut and run", с
помощью которого, как они предполагают, контролируется экспрессия многих генов в
организме человека и других живых существ. Этому механизму еще предстоит сыграть
важную роль в биологии и биомедицинских исследованиях.
Согласно центральной догме молекулярной биологии, определенные участки ДНК
транскрибируются в информационные РНК (иРНК), а иРНК, в свою очередь,
транслируются в определенный белок. Регуляция транскрипции и трансляции в
конечном итоге определяет, будут ли гены включены для кодирования белков или же
они будут выключены. Как только молекулы иРНК собраны, они переносятся из ядра в
цитоплазму в качестве матриц для производства белков.
Однако два года назад биологи из лаборатории Колд Спринг Харбор под руководством
Дэвида Спектора (David Spector) обнаружили, что часть молекул иРНК задерживается
в особых ядерных структурах - ядерных спеклах (от англ. speckle "пятнышко") - и
не попадает в цитоплазму. Биологов, естественно, заинтересовал вопрос: для чего
же нужны эти некодирующие иРНК?
И вот недавно им удалось выделить первую такую иРНК - она была получена их
клеток лабораторной мыши путем транскрипции гена mCAT2, который кодирует
клеточный поверхностный рецептор, пишет журнал Nature.
"Сначала мы обнаружили, что ген mCAT2 транскрибируется в два типа иРНК -
стандартную иРНК, кодирующую белок (она, как и положено, переносится в
цитоплазму) и нестандартную, которая остается в ядре, - рассказывает Спектор. -
Но ключом к разгадке стало то, что нам удалось понять, для чего нужен рецептор,
кодируемый геном mCAT2, и таким образом выяснить, почему этот ген кодирует иРНК,
которые остаются в ядре".
Оказалось, что этот рецептор участвует в выработке оксида азота - соединения,
помогающего клеткам бороться со стрессами и инфекциями. Кроме того, согласно
результатам ранее проведенных исследований, недостаток белка, кодируемого геном
mCAT2, часто встречается у людей, страдающих рассеянным склерозом и болезнью
Гентингтона.
Поняв это, исследователи предположили, что иРНК-"бездельники" используются
клеткой в тяжелые для нее времена - как ответ на вирусную инфекцию или другой
стресс. Чтобы проверить эту гипотезу, ученые обработали клетку подопытной мыши
интерфероном, создав иллюзию вирусной инфекции. Как и ожидалось, в ответ на
такой стресс нетипичные иРНК в ядре, кодируемые геном mCAT2, быстро расщепились,
и часть их срочно переместилась в цитоплазму, чтобы транслироваться в белок.
"Этот механизм "cut and run" открывает для нас совершенно новый вид генной
регуляции, - говорит Спектор. - И мы подозреваем, что нам предстоит обнаружить
еще не одну группу подобных генов".
По мнению Спектора и его коллег, аналогичная резервная система иРНК есть и в
организме человека. Именно ее изучением они планируют заняться в ближайшее
время.
Работа
опубликована 21октября в журнале Cell.
См. также:
New Gene Regulation Mechanism Discovered - NewsWise, 20.10.2005
"ЭЛЕМЕНТЫ"
Обнаружен ген,
ответственный за разнообразие лиц
Фактор роста bmp4,
регулирующий форму и размер челюстей популярных аквариумных рыбок-цихлид,
проливает свет на принципы формирования лицевых костей у всех позвоночных. В том
числе и у человека.
Цихлиды (Cichlidae) - семейство рыб отряда окунеобразных, обитающих в пресных
водоемах Америки и Центральной и Западной Африки. Отличаются яркой окраской,
многообразием форм тела и плавников, а также особенностями и разнообразием
строения головы и челюстей, отражающимися на особенностях их питания. Так, для
захвата и обработки пищи цихлиды применяют разные наборы зубов -
верхнечелюстными зубами они захватывают или откусывают куски пищи, а затем
дополнительно обрабатывают их зубами, расположенными на нижней глоточной кости.
В противоположность млекопитающим лишь немногие рыбы способны жевать пищу
боковыми зубами.
Сотрудники Института Форсайта исследовали молекулярную основу такого
разнообразия строения челюстей у африканских цихлид. Собранные данные говорят о
наличии связи между различными паттернами экспрессии гена bmp4 (bone
morphogenetic protein) в челюсти эмбриона цихлиды и вариантами развития
челюстных костей. По словам руководителя исследования доктора Крейга Альбертсона
(R. Craig Albertson), чем выше уровень фактора роста, тем толще получается
челюстная кость, и, напротив, снижение уровня bmp4 приводит к уменьшению толщины
челюстных костей у цихлид.
Эти данные хорошо соотносятся с недавним исследованием галапагосских вьюрков -
классического примера дарвиновского естественного отбора. У них также обнаружена
корреляция гена bmp4 и формы челюсти. Значит, уже можно сделать предположение,
что этот ген выполняет схожие функции и у других позвоночных. Это позволяет
говорить о важной роли гена в эволюции позвоночных и становлении
морфологического разнообразия видов, говорится в пресс-релизе Института
Форсайта.
Дальнейшее изучение работы гена bmp4 поможет понять механизмы наследственных
дефектов внешности у людей, а также разработать методы биологического лечения
лицевых травм.
Работа
опубликована в свежем выпуске
Proceedings of the National Academy of Sciences.
"ЭЛЕМЕНТЫ"
|
