Поиск по сайту
Изданы две книги сайта Форнит
Научно-популярная: «Познай себя» и специализированная: «Основы адаптологии» - обе доступны.
Короткий адрес страницы: fornit.ru/2017
Содержание журнала Достижения науки, техники и культуры
Ссылка на первоисточник статьи: http://elementy.ru/news/430362.

Сложные РНК-переключатели — новый механизм регуляции генов

Сложные РНК-переключатели — новый механизм регуляции генов
Автор: Александр Марков
Первые РНК-переключатели (riboswitches) были обнаружены в 2002 году Рональдом Брейкером и его коллегами из Йельского университета. С тех пор число публикаций, посвященных этому странному и очень древнему механизму генной регуляции, стремительно растет.
Работа гена начинается с транскрипции — создания молекулы информационной РНК на матрице ДНК. Транскрибируется не только та часть ДНК, которая кодирует белок, но и кое-что «лишнее», в том числе участок перед началом кодирующей области. Здесь-то и располагаются РНК-переключатели. Они представляют собой последовательности нуклеотидов, которые сразу после транскрипции сворачиваются в замысловатые трехмерные структуры. Сворачивание осуществляется на основе принципа комплементарности. Например, последовательность –АААГГГАГАГЦЦЦУУУ– может образовать петельку с «ножкой», причем ножка будет состоять из двух склеившихся нитей РНК (три левых А слипнутся с тремя правыми У, три Г — с тремя Ц).
Самое важное, что область, где находятся РНК-переключатели, транскрибируется первой. РНК-переключатели приходят в рабочее состояние — то есть принимают нужную конфигурацию — сразу, как только их транскрибировали, и задолго до того, как закончится транскрипция всего гена. Это позволяет им прервать транскрипцию и тем самым фактически выключить ген.
РНК-переключатель состоит из двух функциональных частей. Первая часть представляет собой весьма избирательный и чувствительный рецептор, который способен связываться с какой-то строго определенной молекулой (например, с аминокислотой глицином или с S-аденозилметионином). Вторая часть устройства — это собственно переключатель. Когда рецептор связывается со «своей» молекулой, переключатель меняет свою пространственную конфигурацию, что и приводит к изменению активности гена. Например, переключатель может образовать «шпильку» — торчащий двухнитевой участок, который блокирует дальнейшую транскрипцию и на котором недоделанная информационная РНК просто-напросто обрывается.
Ключевой молекулой, которая приводит в действие РНК-переключатель, часто является вещество, производимое белком, ген которого этим переключателем регулируется. Например, если продуктом гена является белок, синтезирующий вещество А, то РНК-переключатель этого гена с большой вероятностью будет реагировать именно на вещество А. Таким образом формируется отрицательная обратная связь: когда какого-то продукта становится слишком много, производство белка, синтезирующего этот продукт, приостанавливается.
РНК-переключатели широко распространены во всех трех надцарствах живой природы: у бактерий, архей и эукариот. Наиболее разнообразны они у бактерий. Поскольку открыты они были всего четыре года назад, неудивительно, что почти каждый месяц мы узнаем о них что-то новое. Сначала думали, что все РНК-переключатели снижают активность генов — но вскоре среди них были открыты и активаторы. Думали, что регуляторные контуры с участием РНК-переключателей всегда просты: один ген—один переключатель—одно сигнальное вещество. И вот в последнем номере журнала Science появляется статья американских исследователей во главе с Брейкером, в которой описан новый тип регуляторного РНК-устройства, состоящего из двух разных РНК-переключателей.
Брейкер и его коллеги проводят широкомасштабный поиск комплексных РНК-переключателей в прочтенных геномах бактерий. Они нашли уже несколько типов таких устройств. Одно из них — то, которое им удалось наиболее подробно реконструировать и испытать в экспериментах, — они и описывают в статье.
Двойной РНК-регулятор обнаружен перед началом кодирующей области гена metE бактерии Bacillus clausii. Этот ген кодирует фермент, синтезирующий аминокислоту метионин из гомоцистеина. Метионин затем используется для синтеза S-аденозилметионина (SAM). Помимо гена metE, у бактерии есть еще один ген, кодирующий другой фермент с той же функцией — metH. Фермент metH работает эффективнее, чем metE, но только в том случае, если имеется в достаточном количестве вспомогательное вещество (кофермент) метилкобаламин, который производится из аденозилкобаламина (AdoCbl).
Оказалось, что ген metH, а также ген фермента, превращающего метионин в SAM, регулируются РНК-переключателем, реагирующим на SAM. Смысл понятен: когда в клетке становится много SAM, РНК-переключатели приостанавливают работу генов, участвующих в производстве этого вещества.
Ген metE, как выяснилось, регулируется комплексом из двух РНК-переключателей. Один из них реагирует на SAM, другой — на AdoCbl. Смысл второго переключателя состоит в следующем: если в клетке много AdoCbl, то выгоднее, чтобы производством метионина занимался белок metH, а работу гена metE лучше пока приостановить.
Ученые установили, что комплекс из двух переключателей работает как логический элемент NOR (ИЛИ—НЕ). Иными словами, ген выключается, если оба или хотя бы один из двух переключателей свяжется со своей молекулой.
Открытие показало, что возможности безбелковой РНК-регуляции активности генов далеко не так ограничены, как думали раньше. На основе простых РНК-переключателей могут создаваться более сложные регуляторные устройства, способные учитывать сразу несколько параметров окружающей среды.
Уже первооткрывателям РНК-переключателей сразу стало ясно, что они столкнулись с чем-то чрезвычайно древним. Человек, обладающий некоторой биологической эрудицией и хорошим воображением, может представить себе эту картину в красках: как «считываемый» ген вдруг начинает шевелиться, воспринимать сигналы из окружающей среды, реагировать на них и вмешиваться в работу считывающего устройства: не читай меня больше! Удивительно, как далеки от истины были исходные представления об РНК как о безынициативном посреднике между ДНК и машиной синтеза белка. Многие специалисты полагают, что РНК-переключатели появились еще на заре жизни, в добелковую эпоху, когда существовал «мир РНК». Это подтверждается, в частности, тем, что в работе РНК-переключателей белки не принимают никакого участия. Да и те вещества, на которые они реагируют (S-аденозилметионин, аденозилкобаламин и другие), похоже, пришли к нам прямиком из мира РНК, ведь это не что иное, как модифицированные рибонуклеотиды.

Источник: Narasimhan Sudarsan, Ming C. Hammond, Kirsten F. Block, Rudiger Welz, Jeffrey E. Barrick, Adam Roth, Ronald R. Breaker. Tandem Riboswitch Architectures Exhibit Complex Gene Control Functions // Science. 2006. V. 314. P. 300-304.

Обсуждение Еще не было обсуждений.


Оценить статью >> пока еще нет оценок, ваша может стать первой :)

   
Архив новостей
Анонсы новостей сайтов-участников    http://www.scorcher.ru/xml/news.rss - что это?
Смерть и адаптивность
Более общим, чем естественный отбор, для личности является понятие своевременности и своеместности существования - хронотоп личности:
Смерть и адаптивность.
12-07-2017г.

Дети и политика
Что вырастит из ребенка: носитель чужих идей (робот), просто проживающее свою жизнь быдло или самобытный человек, сформировавший свое личное мнение по самым важным именно для себя вопросам: Дети и политика.
18-06-2017г.

Эвристика вероятности
Сегодня существуют методы, позволяющие даже в случае минимального жизненного опыта оценивать, насколько вероятно, что вам врут партнеры и близкие, насколько уверенно можно допускать зависимость между явлениями, в том числе, казалось бы, совершенно не связанными: Эвристика вероятности.


27-05-2017г.

Модели понимания и зависимость
В статье рассмотрена особенность субъективных моделей, негативная для адекватности понимания - зависимые состояния: Модели понимания и зависимость.
16-05-2017г.

Ненависть к несправделивости
Ненависть настолько сильное чувство и настолько имеет далеко идущие последствия, что стоит разобраться в этом психическом явлении: Ненависть к несправделивости.
19-04-2017г.

КПД политических революций
Насколько приемлемой для социума является политическая революция, суть которой многие апологеты ее необходимости для развития маскируют в самые различные формы:
КПД политических революций.
06-04-2017г.

Система произвольной адаптивности
Ясно и просто показываются принципы образования и взаимодействия функциональных элементов, присущих сознанию: Система произвольной адаптивности.
01-04-2017г.

Изданы две книги сайта Форнит
Издательский дом "Библио-Глобус" издал первый тираж книг "Основы адаптологии" и "Познай себя":
Изданы две книги сайта Форнит.
28-03-2017г.

Интерпретация
Об интерпретирующих свойствах субъективных моделей понимания действительности, о сути понимания и объяснения, о причинах иллюзий понимая: Интерпретация.
21-03-2017г.

Проблема рабочих мест
В этой статье будет рассмотрены факторы, влияющие на возникновение потребности в рабочих местах - в самом широком смысле, включая и возможности занять свою нишу в частном бизнесе:
Проблема рабочих мест
02-03-2017г.

Яндекс.Метрика
 посетителейзаходов
сегодня:11
вчера:66
Всего:9441015