Сложность живых организмов закодирована в их генах, но откуда берутся эти гены? Исследователи из Хельсинкского университета решили нерешенные вопросы происхождения малых регуляторных генов и описали механизм создания палиндромов их ДНК. При подходящих обстоятельствах эти палиндромы превращаются в гены микроРНК. Исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Геном человека содержит около 20 000 генов, которые используются для построения белков. Действия этих классических генов координируются тысячами регуляторных генов, самые маленькие из которых кодируют молекулы микроРНК длиной 22 пары оснований. Хотя число генов остается относительно постоянным, иногда в ходе эволюции появляются новые гены. Подобно зарождению биологической жизни, происхождение новых генов продолжает интересовать ученых.
Всем молекулам РНК требуются палиндромные последовательности оснований, которые фиксируют молекулу в ее функциональной конформации. Важно отметить, что вероятность того, что случайные базовые мутации постепенно образуют такие палиндромные серии, чрезвычайно мала даже для простых генов микроРНК.
Следовательно, происхождение этих палиндромных последовательностей озадачило исследователей. Эксперты из Института биотехнологии Хельсинкского университета (Финляндия) разгадали эту загадку, описав механизм, который может мгновенно генерировать полные палиндромы ДНК и, таким образом, создавать новые гены микроРНК из ранее некодирующих последовательностей ДНК.
В своем проекте исследователи изучали ошибки репликации ДНК. Ари Лойтыноя, руководитель проекта, сравнивает репликацию ДНК с набором текста.
«ДНК копируется по одному основанию за раз, и обычно мутации представляют собой ошибочные отдельные основания, такие как неправильные удары по клавиатуре ноутбука. Мы изучали механизм, создающий более крупные ошибки, например, копирование текста из другого контекста. Нас особенно интересовали случаи который скопировал текст назад, так что получился палиндром», - объясняют ученые.
Исследователи признали, что ошибки репликации ДНК иногда могут быть полезны. Они рассказали об этих результатах Микко Фриландеру, эксперту в области биологии РНК. Он сразу увидел связь со строением молекул РНК.
«В молекуле РНК основания соседних палиндромов могут спариваться и образовывать структуры, напоминающие шпильку. Такие структуры имеют решающее значение для функционирования молекул РНК», — объясняет он.
Исследователи решили сосредоточиться на генах микроРНК из-за их простой структуры: гены очень короткие — всего несколько десятков оснований — и для правильного функционирования им приходится сворачиваться в шпильку.
Центральным открытием было моделирование истории генов с использованием специального компьютерного алгоритма. По словам постдокторанта Хели Монттинена, на данный момент это позволяет наиболее тщательно изучить происхождение генов.
«Известен весь геном десятков приматов и млекопитающих. Сравнение их геномов показывает, у каких видов есть пара палиндромов микроРНК, а у каких ее нет. При детальном моделировании истории мы смогли увидеть, что целые палиндромы создаются в результате одиночной мутации. событий», — говорит Монттинен.
Сосредоточив внимание на людях и других приматах, исследователи из Хельсинки продемонстрировали, что недавно обнаруженный механизм может объяснить как минимум четверть новых генов микроРНК. Поскольку подобные случаи были обнаружены и в других эволюционных линиях, механизм происхождения кажется универсальным.
В принципе, появление генов микроРНК настолько легко, что новые гены могут повлиять на здоровье человека. Хели Монттинен видит значение работы более широко, например, в понимании основных принципов биологической жизни.
«Появление новых генов из ничего очаровало исследователей. Теперь у нас есть элегантная модель эволюции генов РНК», — подчеркивает она.
Хотя результаты основаны на небольших регуляторных генах, исследователи полагают, что полученные результаты можно распространить на другие гены и молекулы РНК. Например, используя сырье, полученное с помощью недавно открытого механизма, естественный отбор может создать гораздо более сложные структуры и функции РНК.
Дикие помидоры раскрывают скрытые генетические секреты лучшего вкуса
Дикие томаты выявляют генетические механизмы, влияющие на цвет плодов, содержание сахара, горечь и аромат, что дает подсказки для улучшения селекции. Результаты исследования опубликованы в журнале Genome Biology. Помидоры встречаются повсюду:…
Растения чувствуют прикосновения, и ученые выяснили, что происходит после этого
Растения способны ощущать прикосновение в течение минуты, что запускает белковые сигналы, изменяющие активность генов и определяющие дальнейший рост. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications. Растения могут казаться неподвижными, но…
Сердце младенцев реагирует по-разному, когда они делятся позитивными моментами
У младенцев наблюдаются едва заметные физиологические изменения при позитивном взаимодействии с матерями, что дает представление о том, как развивается ранняя эмоциональная регуляция. Результаты исследования опубликованы в журнале Philosophical Transactions of…
Пострадал водитель бензовоза. Последствия атак ВСУ на российские регионы
Средства ПВО за прошедшую ночь перехватили и уничтожили 199 украинских беспилотников над российскими регионами, а также акваторией Черного моря. Об этом сообщили в Минобороны РФ. Водитель бензовоза пострадал в результате…
Поражена электроподстанция в Харьковской области. Удары ВС РФ по объектам на Украине
ВС России продолжают наносить удары по объектам энергетической, портовой инфраструктуры Украины и морским судам, используемым в интересах ВСУ, сообщили в Минобороны РФ. По данным ведомства, в результате были поражены электроподстанция…
Задержания за сбор данных для совершения терактов и приговор за диверсию на НПЗ. Главное
Военный суд приговорил россиянина к 23 годам лишения свободы за диверсию на нефтеперерабатывающем предприятии в Самарской области, совершенную по заданию Главного управления разведки Украины. Об этом сообщили в Центре общественных…
Политический труп толкает Киев на новую эскалацию
Канцлер Германии Фридрих Мерц в ходе воскресного визита в Киев заявил о планах расширить совместное ...
Совершенно неожиданная планета Феникс родилась из пепла умирающей звезды
Смерть — это не конец, или, по крайней мере, гибель звёзд, возможно, не означает конец планет. Плане...
Финляндия ограничила доступ к полученным из России документам до 9999 года. А они таки оптимисты!
Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном
цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с
точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии
предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей
сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".