Экология и биотехнология

01.12.2009


Экология и биотехнология


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.

Источник: New Gene Regulation Mechanism Discovered - NewsWise

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.

Источник: Proceedings of the National Academy of Sciences.

К публикациям по теме "НАУКА - ЭКОЛОГИЯ"

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Чтобы добавить комментарий представьтесь, пожалуйста.
ТОП-777: рейтинг сайтов, развивающих Человека