Что такое «прыгающие» гены?

2021-4-10 11:35

Вопросы генетики нередко занимают ученых и медиков. Ведь разгаданные тайны человеческого генома позволяют искать объяснение тем или иным болезням и помогают подбирать новые варианты лечения.

Вопрос генома человека давно волнует и ученых, и медиков. И именно за счет его постоянного пристального изучения получается найти новые варианты терапии сложных болезней, а также подобрать объяснение развития тех или иных патологий.Одно из исследований, проведенных Научно-исследовательским институтом Детского медицинского центра в Юго-Западном округе Юта, показало, что некоторые так называемые «прыгающие» гены могут защищать от некоторых видов рака крови. Что же собой представляют эти «прыгающие» гены? Что это такое?Под таким необычным термином скрываются транспозоны (от английского transposon) — участки ДНК разных организмов, которые способны передвигаться и размножаться в пределах генома. Они относятся к представителям мобильных генетических элементов. Их формально приписывают к некодирующей части генома. При этом они могут иметь разную распространенность в зависимости от типа организма. Например, считается, что у человека транспозоны могут составлять до 45% всей последовательности ДНК, а у растений на долю таких генов может приходиться значительная часть. Фактически речь идет об участках ДНК, которые могут передвигаться из одного места в другое в хромосомах, встраиваться рядом с генами и менять при этом их работу.История открытияТранспозоны были открыты американской исследовательницей Барборой Макклинток в середине прошлого века. Она определила их наличие у кукурузы. При этом, несмотря на всю важность такого открытия, его долго не признавали, считая, что наличие таких генов характерно лишь для исследуемой кукурузы — только через 40 лет женщине была присуждена за него Нобелевская премия. Сегодня, как отмечают специалисты, «прыгающие» гены обнаружены практически у всех изученных видов представителей флоры и фауны. Сейчас открытие американки Макклинток является интенсивно разрабатываемой частью молекулярной биологии.Важность «прыгающих» геновСегодня транспозоны называют одним из элементов, который обеспечивает генетическое разнообразие в процессе эволюции. Кроме того, они способны проводить стабилизацию трехмерных структур сворачивания молекулы ДНК внутри ядра клетки. Как отмечают исследователи, «прыгающие» гены способны создавать избыточность в частях генома, которая делает его устойчивее. Так, транспозоны могут помогать тому же геному млекопитающих прийти к балансу — придать большую гибкость в адаптации к изменяющемуся климату с сохранением биологических функций и с защитой от повреждений ДНК.Используют теорию транспозонов в генной инженерии и прочих областях науки и медицины. Так, например, отдельный интерес они представляют в деле лечения онкологических заболеваний.Имеются противопоказания, необходимо проконсультироваться с врачом.

Подробнее читайте на ...

днк генома гены прыгающие транспозоны способны

Российские биологи обнаружили у животных новый метод редактирования генома

Съедобные лягушки славятся тем, что перед образованием половых клеток удаляют из своего генома половину ДНК. Теперь исследователи из России и Польши выяснили, как это у них получается. Ответ оказался неожиданным. vesti.ru »

2020-06-10 12:20

Ученые создали искусственную форму жизни

Ученые из ETH Zurich создали первый полностью компьютеризированный геном живого организма. Совершенно новый геном, названный Caulobacter ethensis-2.0, был построен путем очистки и упрощения естественного кода бактерии под названием Caulobacter crescentus. Пока он существует как одна большая молекула ДНК, а не сам живой организм, но команда говорит, что это огромный шаг к созданию полностью синтетической жизни и лекарственных молекул ДНК.

Более десяти лет назад команда во главе с генетиком Крейгом Вентером создала первую "синтетическую" бактерию, которая была в основном цифровой копией генома микоплазмы mycoides. Затем он был имплантирован в клетки-реципиенты и оказался жизнеспособной версией реального существа, даже способной к самовоспроизводству.

Новое исследование дорабатывает эту предыдущую работу и делает еще один шаг к полностью синтетической жизни. Если ранее создание было "цифровым римейком" реального организма, то в новом исследовании команда взяла то, что работает с оригиналом и настроила его на более эффективную работу.

Исследователи начали с генома C. crescentus, который содержит 4000 генов. Как и в большинстве организмов, многие из этих генов являются "мусорной ДНК", и ученые ранее обнаружили, что только около 680 из них необходимы для жизни. Этого "минимального генома" оказалось достаточно, чтобы поддерживать жизнь бактерий в лаборатории.

Этот минимальный геном C. crescentus команда затем сократила еще больше, обрезав встроенные избыточности. Во многих случаях аминокислоты могут быть собраны в несколько различных комбинаций для достижения одного и того же эффекта, поэтому команда разработала алгоритм для определения идеальной последовательности ДНК. В конце концов, исследователи заменили более одной шестой из 800 000 букв ДНК в минимальном геноме.

"Благодаря нашему алгоритму мы полностью переписали наш геном в новую последовательность букв ДНК, которая больше не напоминает исходную последовательность", - говорит Бит Кристен, соавтор исследования. "Однако биологическая функция на уровне белка остается прежней."

Чтобы проверить, будут ли эти изменения по-прежнему функционировать должным образом, исследователи затем спроектировали бактерии, которые имели как естественный геном Caulobacter, так и сегменты искусственного. Они отключили некоторые из естественных генов и проверили, не вмешались ли искусственные, чтобы сделать ту же работу. И их успешность была довольно хорошей, около 580 из 680 искусственных генов оказались функциональными.

"С полученными нами знаниями мы сможем улучшить наш алгоритм и разработать полностью функциональную версию генома 3.0", - говорит Кристен. "Мы считаем, что с таким геномом скоро можно будет производить функциональные бактериальные клетки."

В конце концов, такая работа может привести к синтетическим микроорганизмам, которые могут быть созданы для очень конкретных целей. Можно синтезировать вакцины ДНК, а также организмы, вырабатывающие витамины и лекарства, пишет NewAtlas.

kapital-rus.ru »

2019-04-02 07:55