«Ручки от сковородки»
Биологи открыли новый механизм управления активностью генов
Ученые из России и Испании выяснили, что петли и другие сложные пространственные структуры, которые периодически возникают внутри молекул РНК в живых клетках, могут играть важную роль в управлении активностью генов. Результаты исследования опубликовал научный журнал Nature Communications (Kalmykova et al., Conserved long-range base pairings are associated with pre-mRNA processing of human genes).
Долгое время биологи предполагали, что уровень активности гена зависит исключительно от его структуры. В прошлом веке ученые выяснили, что это не так. Оказалось, что на работу генов влияет множество других факторов, в том числе то, как «упакована» ДНК внутри ядра клетки, насколько избирательно клеточные механизмы считывают тот участок генома, где расположен тот или иной ген, и какие короткие нити РНК могут взаимодействовать с его «рабочими» копиями, молекулами матричной РНК.
Благодаря тому, что подобных механизмов много, организм человека и других живых существ может очень гибко регулировать уровень активности большинства генов, адаптируясь к меняющимся условиям окружающей среды. Из-за нарушений в работе этого процесса, который биологи называют экспрессией генов, может возникнуть рак и другие тяжелые болезни.
Изучая, какую роль в жизнедеятельности организма играют двойные, а не одиночные цепочки РНК, которым обычно уделяется основное внимание при проведении исследований, профессор Сколковского института науки и технологий Дмитрий Первушин и его коллеги открыли еще один механизм, который управляет активностью генов.
Двойные цепочки РНК возникают внутри длинных нитей РНК в результате взаимодействий между их отдельными сегментами и одиночными «буквами»-нуклеотидами. В результате формируются петли, кольца и другие сложные пространственные структуры, которые ученые называют «ручками от сковородки». Они значительно меняют свойства всей цепочки РНК, однако точные механизмы их работы оставались неизученными.
Выделив несколько десятков «ручек от сковородки», исследователи детально просчитали, как их появление будет влиять на экспрессию генов в целом. Оказалось, что подобные структуры играют важную роль в процессе сплайсинга – первичной обработки молекулы матричной РНК после ее сборки. В ходе этого процесса клетка удаляет ненужные части цепочки и сшивает ее фрагменты друг с другом.
В частности, в окрестностях тех частей нити РНК, которые клетка активно удаляет во время сплайсинга, они встречались необычно редко и почти не встречались внутри тех ее сегментов, которые клетка вырезает в ходе этого процесса. Кроме того, они влияли на то, как активно молекулы РНК взаимодействовали с некоторыми типами белков, которые модифицируют структуру их нитей, а также влияли на работу генов иными путями.
Руководствуясь подобными соображениями, российские и испанские биологи выделили несколько генов – RALGAPA1, FGFR1OP2 и другие, на чью работу могут сильно влиять вариации в структуре РНК. Они надеются, что дальнейшие исследования помогут узнать роль «ручек от сковородки» в появлении сбоев в работе этих генов и развитии связанных с ними болезней.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru