logo

Пользовательского поиска

Wednesday 14th of November 2018

Малые интерферирующие РНК делают возможным наследование приобретенных признаков

PDF Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 
Актуальные темы - Вести из лабораторий
Автор: Administrator   
07.12.2011 18:32

 

 

Ученые Медицинского центра Колумбийского университета (Columbia University Medical Center, CUMC) нашли первые прямые доказательства того, что приобретенные признаки могут наследоваться без какого-либо участия ДНК. Это открытие показывает, что идеи Ламарка, чью теорию эволюции затмила более поздняя теория Дарвина, были, возможно, не так уж и ошибочны.


«В нашем исследовании круглые черви с выработавшейся резистентностью к вирусу могли передавать этот иммунитет многим поколениям своих потомков», - говорит ведущий автор исследования Одед Речави (Oded Rechavi), PhD, научный сотрудник CUMC, специалист в области биохимии и молекулярной биофизики. «Иммунитет передавался за счет небольших подавляющих вирусы агентов, называемых viRNAs, работающих независимо от генома организма».


Жан-Батист Ламарк

 

Жан-Батист Ламарк (Фото: gumarchek.ru)

 

 

 

В своей теории эволюции Жан-Батист Ламарк (1744-1829 гг.) предполагал, что виды эволюционируют в результате того, что отдельные особи приспосабливаются к окружающей среде и передают приобретенные признаки потомству. Например, у жирафа развилась длинная шея, потому что он вытягивал ее, чтобы питаться листьями с высоких деревьев – приобретенное преимущество, которое было унаследовано последующими поколениями. В противоположность этим взглядам Чарльз Дарвин (1809-1882 гг.) считал, что эволюция видов обусловлена случайными мутациями, дающими организму конкурентные преимущества. В случае с тем же жирафом отдельные особи, у которых случайно развилась немного более длинная шея, имели больше шансов на обеспечение пищей и, следовательно, могли произвести больше потомства. Открытые впоследствии генетические законы наследственности подтвердили теорию Дарвина, и идеи Ламарка были преданы забвению.

Однако некоторые данные свидетельствуют о том, что приобретенные признаки могут наследоваться. «Классическим примером является так называемый голландский голод Второй мировой войны», - говорит доктор Речави. «Голодавшие матери, родившие во время голода, имели детей более восприимчивых к ожирению и другим метаболическим нарушениям – и такая же картина наблюдалась и у их внуков». Контролируемые эксперименты, в том числе недавнее исследование на крысах, показали аналогичные результаты, продемонстрировав, что постоянное содержание самцов на пище с высоким содержанием жиров приводит к развитию ожирения у их потомков-самок.


Чарльз Дарвин

 

Чарльз Дарвин (Фото: dinbu.wordpress.com)

 

 

 

Тем не менее, по словам профессора биохимии и молекулярной биофизики Оливера Хоберта (Oliver Hobert), PhD, научного сотрудника Медицинского института Говарда Хьюза (Howard Hughes Medical Institute) CUMC, существование ламарковской наследственности остается спорным вопросом, и до сих пор никто не смог описать ее вероятного биологического механизма.

Доктор Хоберт предположил, что в наследование приобретенных признаков может быть вовлечена РНК-интерференция (RNAi). РНК-интерференция является естественным процессом, который клетки используют для «отключения», или подавления, определенных генов. Обычно она используется организмами для борьбы с вирусами и другими геномными паразитами. Механизм действия РНК-интерференции заключается в разрушении матричной РНК (мРНК) – молекулярных посланников, несущих закодированную в гене информацию к месту синтеза белков – рибосоме. Без своей мРНК ген фактически неактивен.

Триггером РНК-интерференции является двухцепочечная РНК (дцРНК, dsRNA), которая не встречается в здоровых клетках. Попадая в клетку, молекулы дцРНК (например, вируса) разрезаются на мелкие фрагменты (21-25 нуклеотидов). На основе этих фрагментов клеточный механизм РНК-интерференции находит матричные РНК с комплиментарными им последовательностями и разрушает их, по сути, уничтожая молекулярные послания и заставляя тем самым замолчать соответствующие гены.

РНК-интерференция может быть вызвана и искусственно – путем введения экзогенной дцРНК. Интересно, что подавление генов наблюдается не только у данного животного, но и у его потомства. Тем не менее, не ясно, происходит ли это из-за наследования РНК или изменений в геноме организма и имеет ли этот эффект какое-либо биологическое значение.

Для более глубокого изучения этих явлений ученые обратились к экспериментам на круглых червях C. elegans. Для круглых червей характерна необычайно высокая способность бороться с вирусами, что они делают с помощью РНК-интерференции.

Исследователи инфицировали круглых червей вирусом Flock House (единственным известным вирусом, способным инфицировать C. elegans), а затем разводили их таким образом, что у части их потомства механизм РНК-интерференции был подавлен. Тем не менее, когда эта группа подверглась воздействию вируса, животные были способны защитить себя. «Мы отслеживали червей на протяжении более ста поколений – почти год – и этот эффект все еще сохранялся», - комментирует результаты экспериментов доктор Речави.


Индуцированная экспрессия вируса Flock House  в соме C. elegans  приводит к RNAi-зависимой выработке  viRNAs (virus-derived, small-interfering RNAs), которые, в свою очередь, подавляют вирусный геном. viRNA-опосредованной эффект  подавления вируса передается  не по Менделю  в ряду многих последующих поколений. Подавляющие вирус агенты, viRNAs,  передаются трансгенеративно матричнонезависимым образом и работают в trans, подавляя  вирусные геномы, присутствующие в клетках животных, неспособных производить свои собственные viRNAs. Эти результаты свидетельствуют о трансгенеративном наследовании приобретенных признаков, индуцированных воздействием на животных специфического биологически значимого физиологического стимула. Способность наследовать экстрагенетическую  информации может дать животному адаптивные преимущества.

 

Индуцированная экспрессия вируса Flock House в соме C. elegans приводит к RNAi-зависимой выработке viRNAs (virus-derived, small-interfering RNAs), которые, в свою очередь, подавляют вирусный геном. viRNA-опосредованной эффект подавления вируса передается не по Менделю в ряду многих последующих поколений. Подавляющие вирус агенты, viRNAs, передаются трансгенеративно матричнонезависимым образом и работают в trans, подавляя вирусные геномы, присутствующие в клетках животных, неспособных производить свои собственные viRNAs. Эти результаты свидетельствуют о трансгенеративном наследовании приобретенных признаков, индуцированных воздействием на животных специфического биологически значимого физиологического стимула. Способность наследовать экстрагенетическую информации может дать животному адаптивные преимущества. (Рис. sciencedirect.com)

 

Эксперименты были разработаны таким образом, что черви не могли выработать резистентность к вирусу посредством генных мутаций. Ученые пришли к выводу, что способность противостоять вирусу «запомнилась» за счет малых вирусных молекул РНК, которые затем передавались последующим поколениям через соматические клетки, а не исключительно через клетки зародышевой линии.

По мнению ученых CUMC, наследование по Ламарку может дать животному адаптивные преимущества. «Иногда для организма полезно, чтобы какой-либо ген не экспрессировался», - объясняет доктор Хоберт. «Классическим дарвиновским способом это происходит через мутацию, поэтому в последующих поколениях этот ген подавлен либо в каждой клетке, либо в клетках определенных типов. Хотя это, очевидно, происходит очень часто, можно представить себе сценарии, при которых для организма может оказаться более выгодным сохранить этот ген и передавать способность к его подавлению только в случае конкретной угрозы. Наше исследование показывает, что это может быть сделано совершенно новым путем – передачей экстрахромосомной информации. Красота этого подхода заключается в том, что он носит обратимый характер».

До какого-либо терапевтического использования результатов этого исследования очень далеко, добавляет доктор Речави. «Основные компоненты механизма РНК-интерференции существуют у всех животных, включая человека. У червей есть дополнительной компонент, что делает их RNAi-ответ гораздо сильнее. Теоретически, если этот компонент мог бы быть включен в организм человека, то, возможно, мы могли бы улучшить наш иммунитет и даже иммунитет наших детей».


6

 

(Фото: img-fotki.yandex.ru)

 

 

 

В настоящее время группа из CUMC изучает, наследуются ли через малые РНК другие признаки. «В одном из экспериментов мы собираемся воспроизвести в чашке Петри голландский голод», - говорит доктор Речави. «Мы заставим червей голодать и посмотрим, будут ли, как результат голодания, образовываться и передаваться следующему поколению малые РНК».

 

 

По материалам

Acquired Traits Can Be Inherited via Small RNAs

 

Аннотация к статье Transgenerational Inheritance of an Acquired Small RNA-Based Antiviral Response in C. elegans

 

© «Малые интерферирующие РНК делают возможным наследование приобретенных признаков». Полная или частичная перепечатка материала разрешается при обязательной незакрытой от индексации, незапрещенной для следования робота активной гиперссылке на сайт LifeSciencesToday.

 

 

 

 

 

Related Articles:
 

Vinaora Visitors Counter

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterToday581
mod_vvisit_counterYesterday1008
mod_vvisit_counterThis week3712
mod_vvisit_counterLast week5343
mod_vvisit_counterThis month10614
mod_vvisit_counterLast month40524
mod_vvisit_counterAll days4179644

We have: 99 guests online
Your IP: 54.146.195.24
 , 
Today: Ноя 14, 2018

RSS

Новое на LST

Работает на Joomla!. Valid XHTML and CSS.