V genomih sesalcev je našlo na stotine predhodno neznanih genov

Nove metode analize genoma so omogočile razkritje več kot ene in pol neznanih genov pri sesalcih. Ti geni niso kodirani z beljakovinami, vendar velike RNA molekule izvajajo različne regulativne funkcije. Novi-odprti geni izkazujejo visoko stopnjo podobnosti (konservativizem) pri različnih sesalcih, ki kaže na njihov pomemben funkcionalni pomen. Prej, le približno ducat takih genov je bilo znano. Kot se je izkazalo, se velike regulativne RNAs izvajajo v celicah sesalcev s široko paleto nalog - od ureditve divizij celic za nadzor lastnosti matičnih celic.

V zadnjem času je bil nabor podatkov, ki kažejo, da so v celicah sesalcev izpostavljene "branju" (prepisu) ne le tistih področjih genoma, ki kodirajo beljakovine ali znane funkcionalne RNA molekule (RRNA, TRNA, MICROG itd.), vendar se zdi, da številna druga področja, ki se zdi, da nimajo koristnih informacij.

Z drugimi besedami, celica iz nekega razloga proizvaja veliko transkriptov (RNA molekule, ki se sintetizirajo na DNK matrici), katere funkcije so popolnoma nerazumljivi. Številni strokovnjaki so domnevali, da ti prepisi niso več kot "smeti", naključno stransko ime dela RNA-polimerazne encime, ki so odgovorni za prepis (glej.: Študija človeškega genoma pride v novo fazo, "Elementi", 20.06.2007).

Samo ducat velikih ne-kodiranih RNA molekul (dobijo ime velikega posredovanja ne-kodiranja RNAS, Lincrnas) so zaznali vse funkcije. Izkazalo se je, da so vpleteni v ureditev dela genov in transportnih snovi iz citoplazme v jedru, pomagajo inaktivirati "presežek" X-kromosom pri ženskah in izvesti genomsko natisnjevanje. Zakaj se preostale neekspletne transkripte ne potrebujejo, še vedno je ostala skrivnost.

V zadnji številki revije Narava je velika skupina ameriških znanstvenikov napovedala razvoj učinkovite metode, ki omogoča veliko iskanje genov funkcionalnega lincsa. Metoda temelji na analizi strukture histon H3 - enega od beljakovin, na katere je DNA "ranjen" v jedru evkariontske celice (cm. kromatin). Raziskovalci so ugotovili, da se lahko vsi geni, ki jih berejo encim RNA-Polymeraze II (ta encim prepisuje veliko večino genov v evkariotih), lahko identificirajo s posebnimi "oznakami" (cm. Remodeliranje kromatina), ki ga celica postavlja na molekule histon H3. Tistim molekule H3, na katerih je promotor gen, se izvede z metiliranjem ostankov lismina aminokislin, ki zaseda 4. mesto v molekuli Histon. Poleg tega je še en lizin, ki zaseda 36. položaj, ki je potreben po celotnem prepisanem delu gena v molekulah H3.

Te oznake je mogoče zaznati z uporabo posebej izpeljanih protiteles, ki prepoznajo metilirane H3 molekule v sestavi kromatina in pritrjena na njih (glej. Imunoprecipitacija). Gena, ki je bila odkrita na ta način, se lahko nato pogojuje (definira zaporedje nukleotidov).

S to metodo lahko razkrijete vse gene, ki so prepisane RNA polimeraze II. Jasno je, da je večina od njih dolgo znani geni, ki kodirajo beljakovine ali funkcionalna RNA. Ampak, če je iz skupnega števila genov, ki so na ta način, vse prej znane (in v genom miške, je neznanih neznanih genov za kodiranje proteina), potem bodo ostali, najverjetneje, želeni lincrni geni.

S to metodo so raziskovalci našli približno 1600 domnevnih novih genov z dolžino vsaj 5000 nukleotidov v genom miš, vsak (manjši geni so bili preprosto prezrti) in določili svoje nukleotidne sekvence.

Zdaj je bilo treba dokazati, da so res delovne gene, to je, da je celica dejansko prepisana. Za to je bila RNA izolirana iz več vrst miških celic in preverjena, če so bile med njimi molekule, ki ustrezajo nukleotidnim sekvencam, ki so našli nove gene (glej. DNA Microarray). Rezultat je bil pozitiven - zato je gen našel delo.

Naslednji korak je bil najti podobne sekvence v genomih drugih sesalcev. Rezultat je bil tudi pozitiven, in se je izkazalo, da se lincrni geni razlikujejo precej visok konservativizem. To pomeni, da so se med razvojem sesalcev spremenile. Konzervatibilizem je znak, da je ta del DNK pomemben za telo, izbran pa je večina mutacij, ki nastanejo v njej. Raven konservativizma novih genov je bila približno enaka kot prvih deset predhodno ugotovljenih genov lincrne. Ta raven je nižja od genov kodiranja beljakovin, vendar je bistveno višja od vseh drugih odsekov neeksplodirane DNA, ki nimajo znanih funkcij. Konzervativizem genov funkcionalne RNA je na splošno nižji od genov za kodiranje beljakovin, saj so funkcionalne molekule RNA bolj strpne do sprememb v svojem nukleotidnem zaporedju kot beljakovine - do spremembe v aminokislinskem zaporedju. Z drugimi besedami, mutacije genov funkcionalne RNA so veliko manj verjetno škodljive kot mutacije genov za kodiranje beljakovin.

Promotorji genskega genskega gen, kot se je izkazalo, ima točno enako stopnjo konservativizma, pa tudi promotorje genov za kodiranje beljakovin. To je razumljivo, ker vsi ti geni berejo z istim encim RNA polimerazo II, ki mora biti pritrjena na promotor za začetek transkripcije.

Katere funkcije se izvajajo v organizmu sesalcev Številne Lincrna? To je neposredno ugotovljeno, da je zelo težko, zato so raziskovalci odšli mimo. Analizirali so naravo izražanja lincren genov v različnih organih in tkivih ter na različnih stopnjah embrionalnega razvoja. Znano je, da "navadni", to je geni beljakovin, ki kodirajo, močno razlikujejo v svoji dejavnosti v različnih celicah in ob različnih časih. Nekateri geni so vključeni, na primer, samo med divizijo celic, drugi - samo v jetrnih celicah, tretji - pri rezervaciji določenega organa v embriogenezi in t. D. Izkazalo se je, da se lincrni geni obnašajo na enak način. Opredeljene so bile skupine lincrna gene, ki se aktivirajo hkrati z določenimi funkcionalnimi skupinami genov za kodiranje beljakovin. Na ta način je bilo dokazano, da Lincrna, očitno sodeluje pri ureditvi divizij celic, pri delu imunskega in živčnega sistema, v diferenciaciji embrionalnih matičnih celic, v mnogih drugih procesih embriogeneze, pri oblikovanju uteži ( genitalne celice), pri rasti mišic in t. D.

V nekaterih primerih je funkcija Lincrna zagotovo zagotovo dokazala s pomočjo kompleksnih poskusov. Znano je bilo, da je P53 protein pomembno vlogo pri popravljanju škode v molekulah DNA. Vendar, kako točno to počne, ni bilo znano. Zdaj se je izkazalo, da P53 priznava promotorje več lincren genov in je pritrjen nanje, kar vodi do močnega povečanja dejavnosti teh genov. Poškodba DNK vodi do aktiviranja 39 linclnih genov, če pa izklopite gene, ki kodira P53 protein v celicah, poškodbe DNK preneha stimulirati svojo dejavnost. Kako Popravite poškodovane DNK Lincnica še ni jasno, toda dejstvo, da jemljejo nekaj udeležbe, ni dvoma.

Mehanizmi delovanja Lincrna - to je, kako točno vplivajo na celične procese - še vedno niso znani, vendar obstajajo dober razlog, da verjamejo, da mnogi od njih sodelujejo pri ureditvi dejavnosti drugih genov. To na primer kaže na dejstvo, da je med proteinskimi kodirnimi geni, ki se nahajajo poleg genov Lincrna, močno povečali odstotek genov, ki kodirajo regulatorje transkripcije (transkripcijske dejavnike, ki izvajajo metilacijo histonov, in t. Str.). Morda Lincrna nekako "sodeluje" z regulativnimi beljakovinami - na primer, pošljejo svoje dejavnosti na določenih območjih genomske DNK.

V zadnjem času se nove funkcije RNA molekul nenehno odprejo (glej. Povezave na dnu). To je zelo dobro skladno z "teorijo" RNA-World ", v skladu s katerim je v zgodnjih fazah razvoja življenja vse funkcije, ki jih opravljajo beljakovine, izvedli molekule RNA. Če je res bilo, potem bi morali pričakovati, da bi lahko v sodobnih celicah za RNA ostala veliko različnih stvari. Ki jih potrjujejo številna odkritja zadnjih let.