|
Хромосомы. Ученые сделали неожиданное открытие об активации определенных генов. В противоположность тому, что традиционно принято в науке, гены, принимающие участие в синтезе сложных белковых структур и работающие вместе с другими генами, экспрессируются не координировано, а, скорее, случайным образом. Это удивительное открытие может коренным образом изменить представления ученых о характере синхронизации клеточных процессов.(Фото: iStockphoto/Felix Möckel)
Ученые Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна (Albert Einstein College of Medicine) Университета Ешива (Yeshiva University) сделали неожиданное открытие о том, как активируются некоторые гены. В противоположность традиционно принятому в науке представлению, гены, принимающие участие в синтезе сложных белковых структур и работающие вместе с другими генами, экспрессируются не координировано, а, скорее, случайным образом. Удивительное открытие, опубликованное в он-лайн издании журнала Nature Structural and Molecular Biology, может коренным образом изменить представления ученых о характере синхронизации клеточных процессов.
Все клетки содержат белковые комплексы, выполняющие важные функции, такие как выработка энергии и деление клетки. Сборка таких мультибелковых структур требует многих различных генов, каждый из которых кодирует один из белков, вместе образующих так называемые белковые комплексы. Рибосомы, например, являются жизненно важными структурами, в которых синтезируются белки. (Рибосомы человека и большинства других организмов состоят из рибонуклеиновой кислоты (РНК) и 80 различных белков). В науки уже давно принято мнение о том, что активация генов, принимающих участие в сборке таких сложных структур, требует точной координации.
«То, что мы обнаружили, довольно удивительно», - говорит Роберт Сингер (Robert Singer), адъюнкт-профессор анатомии и структурной биологии, профессор клеточной биологии и неврологии Медицинского коллежа Эйнштейна, старший автор исследования. «Экспрессия генов, кодирующих белки субъединиц рибосом и других мультибелковых комплексов, совсем не координируется и не регулируется. Фактически, такие гены настолько не связаны друг с другом, что мы назвали их «неинформированными» или «несведущими» генами» (clueless genes).
Экспрессия гена включает в себя транскрибирование его дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) в молекулы матричной РНК, которые выходят из ядра клетки в окружающую его цитоплазму, выполняя функцию шаблона для синтеза белков. Для оценки скоординированной экспрессии определенных генов доктор Сингер и его коллеги измерили численность молекул матричной РНК, транскрибируемых этими генами, в отдельных клетках. Молекулы матричной РНК, транскрибированные с кластеров «неинформированных» генов, демонстрировали координацию не большую, чем матричные РНК генов, совершенно не связанных друг с другом.
«Неинформированные» гены, кодирующие рибосомы и другие мультибелковые структуры, называются генами «домашнего хозяйства», так как выполнение ими своей основной задачи требует их пребывания в состоянии «полной боевой готовности» 24 часа 7 дней в неделю, в то время как другие кластеры генов остаются молчащими до особых обстоятельств, побуждающих их к активации. Ученые установили, что экспрессия таких индуцируемых гены, в отличие от «несведущих» генов «домашнего хозяйства», как и ожидалось, была хорошо скоординирована. Например, выращивание дрожжевых клеток в питательной среде с сахаром галактозой включало высоко скоординированную экспрессию трех генов, необходимых для метаболизма галактозы.
«Наши результаты показывают, что для большого класса генов – генов «домашнего хозяйства», кодирующих рибосомы, протеасомы и другие важные структуры – клетки используют очень простой способ экспрессии, который требует гораздо меньшей координации, чем предполагалось ранее», - говорит Саумил Ганди (Saumil Gandhi), ведущий автор исследования. «Эти гены активируются случайным образом – каждый член функционально связанного генного кластера, кодирующий белок, не имеет ни малейшего представления о том, что делают другие гены этого кластера. Но клетке каким-то образом удается справляться с последствиями такой случайности и успешно собирать мультибелковые комплексы».
По материалам
'Clueless' Housekeeping Genes Are Activated Randomly, Study Finds
Аннотация к статье: Transcription of functionally related constitutive genes is not coordinated
Related Articles: |
