«Мусорная днк»
В 60-70-х годах, на заре геномных изучений был придуман и превосходно прижился термин «мусорная ДНК» (junk DNA). Термин данный показался, в то время, когда стало ясно, что куча мутаций по большому счету не вызывает никаких трансформаций в фенотипе, а это означало, что не вся ДНК кодирует белки.
В геноме человека белки кодирует приблизительно 2% ДНК. Потому, что все непонятное легко и приятно объявлять ненужным, за всей другой ДНК закрепилось наименование «мусорной».
За последнее десятилетие, действительно, процент мусорной ДНК в людской геноме заметно сократился, и дело тут не в стремительной эволюции человеческого генома, а в более пристальных изучениях оставшихся 98%.
Спираль ДНК
© Wikimedia Commons
Роли одной из разновидностей не кодирующей белков ДНК – эндогенным ретровирусам – в развитии нервных клеток посвящена статья, размещённая в Cell Reports.
Клетки, из которых состоит нервная совокупность, весьма различные. Одних лишь нейронов насчитывается больше тысячи видов. Наряду с этим, конечно, геномы их однообразны как между собой, так и с подавляющим большинством вторых клеток организма.
Появляется вопрос, как эти различия появляются. Дабы клетки были различными, необходимо дабы в них (хотя бы на стадии развития) гены были по-различному активны, другими словами синтезировались различные белки.
Главным способом регуляции активности генов сейчас считается химическая модификация, метилирование – присоединение метильных групп атомов к некоторым цитозинам – составным элементам ДНК. Также существует большое количество разновидностей регуляторных РНК.
В большинстве случаев они взаимодействуют с уже синтезированной матричной ДНК, соответствующей гену, и вызывают ее деградацию, так делая ген неактивным.
Сейчас показались свидетельства, что входящие в состав геномов практически всех сложных организмов много бывшие вирусы также играют роль в регуляции активности генов.
Эндогенные ретровирусы составляют приблизительно 8-10% генома мыши и человека. Откуда они по большому счету в том месте взялись? В то время, когда вирус передаёт клетку, он встраивает собственный геном в ДНК клетки.
В случае если это патогенный вирус, вызывающий острое заболевание, он начинает во всю размножаться, клетке делается не хорошо, с одной стороны, ей вредит вирус, иначе, ее атакует иммунная совокупность, обнаруживающая на поверхности клетки вирусные частицы. Возможно, такая клетка погибнет, и ее копии вирусной ДНК провалятся сквозь землю из организма.
Но время от времени заражение клетки вирусом происходит без всех этих эффектов либо клетка почему-то выживает. Кое-какие патогенные вирусы, к примеру, ВИЧ, передают не только T4-лимфоциты, каковые со временем погибнут, но и другие клетки, в которых сохраняются резервные копии.
Неприятность терапии ВИЧ именно и содержится в том, что лекарства не могут стереть с лица земли клетки, которые содержат покоящуюся вирусную ДНК в геноме. По большому счету говоря, в случае если вирус не весьма заразен, и одним чихом заболевший не имеет возможности заразить полвагона метро, ему выгодно вести себя негромко и жить продолжительно у одного хозяина.
Время от времени не редкость так, что вирус встраивает собственный геном, не в соматическую клетку, а в клетку половой линии. В случае если эта клетка примет участие в ходе оплодотворения, и из нее разовьется новый организм, то все его клетки будут содержать собственную копию вирусного генома.
В будущем эта копия может передаваться по наследству. Так, за долгие годы эволюции живой природы у некоторых видов накопилось довольно много вирусных последовательностей в геноме.
Очевидно, дабы организм был жизнеспособен, вирусные последовательности будут неактивными. В большинстве случаев так и происходит, но инактивация время от времени не редкость неполной.
К примеру, время от времени активизация вирусов ведет к удвоениям генов в геноме – вирус формирует собственную копию и прихватывает ген с собой. Удвоение генов играется громадную роль в эволюции, по причине того, что одна из взятых копий перестает испытывать давление отбора и может вольно мутировать, не воздействуя на фенотип.
Оказалось, что неактивные вирусные фрагменты смогут содержать активные последовательности, запускающие либо подавляющие синтез РНК с близлежащих генов. Вообще-то такая активность содержит опасность выхода из-под контроля определенных возникновения и генов опухолей.
Но было продемонстрировано, что вирусные элементы заметно активизируются в нервных клетках на протяжении их развития. На самых ранних этапах развития белок TRIM28 подавляет активность вирусных элементов.
Неполадки в работе этого белка считались связанными с некоторыми психологическими расстройствами, к примеру, пониженной стрессоустойчивостью.
В простых клетках TRIM28 нужен лишь на начальной стадии, даже в том случае, если позже его отключить, вирусные элементы не активизируются опять. В нервных стволовых клетках все происходит в противном случае.
Без постоянного присмотра этого белка кое-какие ретровирусы активировались сами и начинали регулировать активность соседних генов. Полное выключение TRIM28 для мышей выяснилось летальным, а выключение одной копии гена – стало причиной расстройствам поведения, в частности – гиперактивности.
Похоже, что вирусные последовательности, не смотря на то, что и попали в геном совсем случайно, и казались раньше ученым мусором, были все же на протяжении эволюции приставлены к делу – регулировать активность генов в том месте, где химические модификации ДНК не известно почему не подходят.
Источник: А. Брутер polit.ru
мусорная ДНК
