logo

Пользовательского поиска

Sunday 27th of May 2018

Установлена новая функция рибосом – регуляция экспрессии генов

Печать E-mail
Актуальные темы - Вглубь живой материи
01.05.2011 19:04

 

 

Пытаясь найти генетическое объяснение странных аномалий в развитии короткохвостых мышей, впервые обнаруженных в 1940-х годах, ученые установили точные мутации в генах, кодирующих один из белков рибосом, и пришли к выводу, что рибосомы принимают участие в регуляции экспрессии геновв различных тканях, подчиняясь неизвестным до сих пор инструкциям генетического кода организма.


2

«Тайна с коротким хвостом» - странная мышь с коротким, похожим на обрубок хвостом с характерными изломами и лишними ребрами в шейном отделе позвоночника. (Фото: UCSF)


В 1940-х годах в США как «побочный» результат проводимой в те годы программы по выведению для исследовательских целей штаммов мышей были обнаружены странные животные с короткими, похожими на обрубки хвостами и «запасным комплектом» ребер в шейном отделе позвоночника. Причину возникновения этих странных аномалий никто из ученых в те годы объяснить не мог.

И только недавно генетические секреты этого грызуна-мутанта были разгаданы группой исследователей во главе с биологами из Университета Калифорнии – Сан-Франциско (University of California, San Francisco, UCSF). Более того, ученым, возможно, удалось открыть нечто новое в генетическом коде – совершенно неизвестный способ, с помощью которого наш организм осуществляет регуляцию экспрессии генов в различных тканях на протяжении всей своей жизни.

Это открытие имеет далеко идущие последствия для нашего понимания биологии развития и может объяснить происхождение многочисленных его пороков, а также предложить новые способы лечения определенных типов рака, многие из которых могут быть связаны, по крайней мере, частично, с проблемами в регуляции экспрессии генов.

«Конечный результат экспрессии генов – синтез белков», - говорит научный сотрудник UCSF доктор философии Мария Барна (Maria Barna), руководившая исследованием. «Наша работа показывает, что существует новый способ контроля над тем, какой тип белков будет синтезироваться в каком типе клеток».

Как описывается в журнале Cell, в качестве фактора, осуществляющего этот новый вид регуляции экспрессии генов, исследование выявило хорошо известную молекулярную машину – рибосому. Признанная ключевым компонентом всех живых клеток, рибосома, тем не менее, никогда не рассматривалась учеными как претендент на регуляторную роль.

Короткохвостая мутантная мышь впервые появилась в 1946 году в Национальном институте рака (National Cancer Institute) в Бетезде, штат Мэриленд, где несколько таких животных были обнаружены среди потомства одного из высокоинбредных штаммов.

Врачи сразу признали уникальность и потенциальную важность этих мышей. Их скелет был не просто уродлив – казалось, что все в нем поменялось местами. Шейные позвонки имели ребра и напоминали позвонки нижележащего отдела позвоночника – грудного. Создавалось впечатление, что в период раннего развития «план» организма таких мышей был беспорядочно «перемешан», хотя объяснить, почему это привело к такой ошибке, в то время было за пределами возможностей науки.

Многие годы короткохвостые мыши оставались своего рода диковинкой. Ученые год за годом получали от них потомство, но, прежде чем кто-либо смог определить, какие гены были ответственны за эти необычные особенности, прошло не одно десятилетие.

Наконец, несколько лет назад, ими заинтересовались Барна и ее коллеги, которые, чтобы определить точные мутации, вызывающие эти уродства, начали работу с учеными Национального института генетики (National Institute of Genetics) в Японии. Специалист в области биологии развития, Барна подозревала, что особенности скелетных структур позволяли предположить связь с каким-то аномальным «паттерном», существующим еще в период раннего развития, когда одна часть организма некорректно принимает форму какой-либо другой его части. То, что они установили, было полной неожиданностью.

Мутации были выявлены в рибосоме, массивной молекулярной машине, которая вырабатывает белки и является общей для всех форм жизни. Рибосомы можно найти в каждой клетке каждой ткани организма человека, и ученые считают, что аналогичные молекулярные структуры существовали в каждой клетке каждого когда-либо жившего живого существа, будь то кошка, карп, холерный вибрион или Цезарь.

Такая широкая распространенность рибосом объясняется их центральной ролью в биологии – они вырабатывают белки, выполняющие все – от строительства тканей организма до осуществления таких жизненно важных биологических функций, как расщепление пищи в кишечнике и кодирования воспоминаний в мозге. Несмотря на всю важность, ученые всегда считали рибосому чем-то похожим на автомат – машину, просто берущую инструкции из генетического кода живого организма и выдающую сделанные по ним готовые белки. Однако мутации в организме короткохвостых мышей показали, что это далеко не так.

Оказалось, что эти мутации привели к потере белка Rpl38, одного из 79 белков, составляющих рибосому. Без Rpl38 рибосома короткохвостых мышей работала, но теряла способность контролировать, какой белок она экспрессирует – способность, которую ученые никогда не связывали с непосредственными функциями рибосом. Кроме того, этот эффект не являлся генерализованным, а был характерен только для определенных тканей.

На ранней стадии формирования плода потеря Rpl38 вызывает рост и развитие определенных частей позвоночника так, как если бы они находились в каком-либо другом его месте – отсюда лишние ребра в шейном отделе. Мутации в белках рибосом человека могут привести и неожиданным тканеспецифичным наследственным дефектам, включая пороки развития позвоночника, лица, конечностей, сердца и других органов. Причины этого остаются загадкой, но объяснение может состоять в том, что в эмбриональном развитии существенную регуляторную роль играют рибосомы.

«Рибосома диктует, где и когда экспрессируются конечные результаты генных продуктов», - объясняет Барна. «Следовательно, генетический код имеет ранее неизвестный набор инструкций, выполняемых рибосомой для управления поведением клеток. Например, будет ли иметь позвонок пару связанных с ним ребер».

Важным результатом работы является и подтверждение того, что рибосомы могут по-разному функционировать в разных тканях организма, добавляя совершенно новый уровень сложности к уже сложной программе, определяющей экспрессию генетического кода всего живого.

 

 

По материалам

Mutant Mouse Reveals New Wrinkle in Genetic Code, Say UCSF Scientists

 

3

 

Аннотация к статье Ribosome-Mediated Specificity in Hox mRNA Translation and Vertebrate Tissue Patterning

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Related Articles:
 
OZON.ru

Vinaora Visitors Counter

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterToday266
mod_vvisit_counterYesterday851
mod_vvisit_counterThis week266
mod_vvisit_counterLast week4585
mod_vvisit_counterThis month17341
mod_vvisit_counterLast month17905
mod_vvisit_counterAll days4000723

We have: 39 guests, 3 bots online
Your IP: 54.156.76.187
 , 
Today: Май 27, 2018

RSS

Новое на LST

Работает на Joomla!. Valid XHTML and CSS.