Посмертная экспрессия генов: новые данные
Когда наше тело умирает, гены продолжают работать
Мария Перепечаева, «Наука из первых рук»
Кончается ли жизнь нашего тела со смертью? Ответ на этот вопрос не так однозначен, как кажется, – по крайней мере, в отношение генов. То, что в клетках крови и печени человека некоторые гены продолжают работать какое-то время после смерти, известно давно. А в последние годы в посмертных исследованиях на лабораторных животных было установлено, что в мертвом организме, вопреки ожиданиям, работа определенных генов не просто не замедляется, но даже активируется.
Международная команда ученых под руководством П. А. Нобля из Университета штата Вашингтон еще в 2016 г. провела посмертную оценку активности более тысячи генов на примере домовой мыши и известной аквариумной рыбки данио рерио – популярных и хорошо изученных модельных объектов в генетике и биологии развития. Мышей наблюдали в течение двух суток после смерти животного, рыбок – в течение четырех суток.
К огромному удивлению исследователей, чуть ли не половина всех изученных генов после смерти животных усилила свою активность, оцененную по количеству транскриптов – «считанных» с последовательности генной ДНК молекул РНК, которые служат матрицами для синтеза белков. Большинство из них активизировалось в течение первого получаса после смерти, некоторые – через сутки, при этом у данио рерио некоторые гены оставались активными в течение всех дней посмертного наблюдения!
В число «рекордсменов» вошли гены, участвующие в активации иммунной системы и воспалительного процесса, вовлеченные в процесс «клеточного самоубийства» – апоптоза, и т.п. Поведение этой группы генов «быстрого реагирования» можно в какой-то мере счесть попыткой «реанимации» погибшего организма. Но этим нельзя объяснить, к примеру, активацию других генов – тех, что «работают» только на самой ранней, эмбриональной стадии развития. Наиболее важное значение имеет факт активации после смерти так называемых онкогенов, из-за которой, по-видимому, чаще заболевают раком люди, которым пересадили органы от недавно умерших доноров.
Закономерным продолжением этой работы стал поиск регуляторных механизмов, лежащих в основе посмертной активации генов. Для этого был проведен биоинформационный анализ контрольных и послесмертных пулов матричных РНК, который позволил сравнить число участков, где идет связывание регуляторных молекул (Noble & Pozhitkov, Distinct sequence patterns in the active postmortem transcriptome // bioRxiv, 2018).
Как известно, мРНК может регулироваться на разных этапах: либо непосредственно в процессе транскрпции (считывания с ДНК), либо на стадии «готовой» молекулы. Такая посттранскрипционная регуляция более выгодна энергетически, поэтому в стрессовых условиях до 90% мРНК регулируется именно таким способом. Осуществляется она с помощью особых РНК-связывающих белков, которые при присоединении к мРНК защищают ее от деградации. И, напротив, разнообразные некодирующие микроРНК могут блокировать активность мРНК и, соответственно, синтез белка. В свою очередь, некоторые РНК могут выступать в роли молекулярной «губки», блокируя уже сами регуляторные микроРНК.
Вариантов тут много, и исследователи предполагали, что в данном случае они смогут обнаружить единый механизм подобной посттранскрипционной регуляции. Однако однозначного ответа они не получили. И хотя разные группы животных действительно различались по регуляторным участкам молекул из пула мРНК, большое разнообразие этих различий скорее свидетельствовало в пользу существования нескольких путей регуляции. Ученые будут продолжать свои исследования, но для нас наиболее важны даже не сами эти механизмы, а тот факт, что они могут включаться не только после смерти, но и при жизни – в ситуации сверхсильного клеточного стресса. Например, при онкологических заболеваниях или длительном голодании. И результаты таких нетрадиционных работ могут в будущем быть полезны и для практической медицины. По крайней мере, уже сейчас они позволяют разработать подходы к оценке донорского материала, а также точного определения времени смерти человека при проведении судмедэкспертизы.
В любом случае, наблюдая за посмертной работой генов, мы сможем больше узнать и о смерти, и о жизни, граница между которыми оказалась более размытой, чем мы предполагали.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru