Тайна темной материи генома
Молекулярные биологи из Массачусетского технологического института применили знакомую многим технологию CRISPR-Саs9 в новом для нее амплуа. Вместо редактирования генома она послужила для зондирования «темной материи» генома человека. «Лента.ру» ознакомилась с препринтом статьи, опубликованным на сайте BiorXiv, и выяснила, чем метод редактирования ДНК может помочь исследовать раковые опухоли.
Можно сказать, что вся наша ДНК состоит из двух частей. Первая — из генов, содержащих инструкции по созданию белков. Гены, как известно, это участки ДНК, в последовательности нуклеотидов которой зашифрована последовательность аминокислот, образующих белок. Информация с гена переписывается на другой молекулярный носитель — информационную РНК, и та отправляется из ядра клетки в цитоплазму, в сторону рибосом — «заводов» по производству белка. Белки осуществляют множество жизненно важных функций, поэтому можно сказать, что именно гены посредством белков формируют клетки и организм.
Большая часть вещества во Вселенной образована таинственной темной материей. Аналог темной материи есть и у ДНК. Около 98 процентов генома человека не является генами, а выполняет какие-то другие функции. Еще в 60-х годах XX века считалось, что эта ДНК вообще бесполезна, поэтому ее называли «мусорной». К ней относятся участки между генами, не кодирующие области внутри генов, которые вырезаются при формировании информационной РНК, и тандемные повторы — повторяющиеся фрагменты ДНК длиной от 1 до 100 нуклеотидов.
Однако все больше исследований показывает, что «мусорная» ДНК не такая уж и мусорная. И даже может кодировать белки, чьи функции пока неизвестны. «Темная материя» постепенно проясняется. Уже понятно, что большая часть некодирующей ДНК участвует в регуляции активности генов. Например, энхансеры, связываясь со специфическими белками — факторами транскрипции, увеличивают активность гена или группы генов. Сайленсеры, наоборот, глушат гены.
Вместе с новыми данными о некодирующей ДНК изменяются наши представления о роли мутаций в ней. Раньше считалось, что замена нуклеотидов в «мусорной» части генома никак не сказывается на клетке. Теперь известно, что мутации в регуляторных последовательностях могут вызвать серьезные сбои в работе генов, приводя, например, к раковым заболеваниям. На это указывают исследования, ориентированные на поиск связи между различными болезнями и ДНК-маркерами. Выявлено более двух тысяч различных замен одного нуклеотида на другой в некодирующей ДНК, приводящих к каким-то нарушениям в организме человека.
Как же мутации в некодирующей части генома вызывают столь серьезные заболевания? До недавнего времени ученые не располагали методами для ответа на этот вопрос. Сложность заключалась в том, что ДНК представляет собой единое целое, в котором отдельные участки могут находиться в тесной взаимосвязи. Однако сейчас молекулярные биологи обзавелись мощным инструментом — системой CRISPR-Cas9.
Напомним, CRISPR — это короткие повторяющиеся фрагменты ДНК у бактерий и архей, разделенные спейсерами — участками, отличающимися последовательностью нуклеотидов. Генетический аппарат клеток микроорганизмов позаимствовал спейсеры из чужеродных генетических элементов, принадлежащих вирусам или другим, патогенным бактериям. Фактически CRISPR — это иммунная система бактерии. Когда РНК, несущая в себе специфическую последовательность спейсера, связывается с соответствующим чужеродным генетическим элементом, тот разрушается белками Cas.
CRISPR-система может очень точно изменять геномы, вырезая из них отдельные последовательности. Ученые вносят в клетку специфический спейсер и гены, кодирующие Cas, с помощью специального носителя, именуемого вектором. Это небольшая молекула ДНК, существующая отдельно от хромосом, но также способная синтезировать РНК и соответствующие белки. Спейсер «узнает» необходимый участок, родной для клетки ДНК, и разрезает его. Так можно вносить точечные мутации, изменять отдельные фрагменты генов, генетических элементов и регуляторных последовательностей.
В новом исследовании ученые создали библиотеку CRISPR с многочисленными спейсерами, соответствующими определенным некодирующим участкам генома человека. Охватили область в 715 тысяч нуклеотидов, окружающую три различных гена. Туда вносились мутации, потенциально способные изменить регуляторную активность «мусорной» ДНК, что позволило бы выяснить ее функции. Гены, интересовавшие ученых, известны тем, что формируют лекарственную устойчивость рака кожи.
В 50-70 процентах всех случаев меланомы обнаруживается мутантная версия гена BRAF. Активность гена подавляет препарат вемурафениб, к которому почти у всех пациентов через несколько месяцев развивается невосприимчивость. Из-за выживших после воздействия лекарства клеток опухоль становится более агрессивной и быстро приводит к летальному исходу.
Чтобы выяснить, участвует ли в выработке устойчивости некодирующая ДНК, ученые построили РНК-последовательности (гидовую РНК, или sg-РНК), специфичные для участков окрестностей каждого из трех генов: 6682 sg-РНК для гена NF1 , 6934 sg-РНК NF2 и 4699 CUL3. Каждая sg-РНК содержала определенные спейсеры. В качестве вектора использовали дезактивированные ретровирусы, относящиеся к роду Lentivirus. Вирусы запустили в культуру раковых клеток и через семь дней отобрали получившие РНК-клетки, в которых Cas-белки внесли изменения в геном. После этого культуру клеток выращивали в среде с вемурафенибом в течение двух недель.
Если sg-РНК «находила» некодирующую последовательность ДНК, регулирующую активность связанного с ним гена, то белок Cas разрезал участок, нарушая правильную работу этого гена. Подобная мутация формирует устойчивость раковой клетки к действию вемурафениба. После обработки препаратом клеток меланомы с различными sg-РНК выживут только устойчивые мутанты. Если определить, что за sg-РНК в них находятся, можно понять, какие участки некодирующей ДНК участвуют в регуляции ракового гена.
Основная часть клеток вместе с sg-РНК внутри них была уничтожена лекарством. Однако исследователи нашли в выживших клетках небольшое число sg-РНК. Больше всего последовательностей приходилось на ген CUL3. Значит, в окрестностях CUL3 находилось довольно много регуляторных элементов. При этом большая часть элементов располагалась со стороны промотора — стартовой площадки, откуда начинается чтение гена для создания информационной РНК.
Регуляторные элементы могут влиять на активность гена, непосредственно взаимодействуя с его промотором. ДНК упакована в белки, что все вместе образует хроматин, который не является жесткой конструкцией и способен формировать петли. Таким образом отдаленные участки генома могут контактировать друг с другом. Кроме того, некодирующие участки ДНК, соединяясь с другими молекулами, способствуют более плотной упаковке хроматина, в результате чего гены перестают быть доступными для чтения или, наоборот, уменьшать его плотность. Обнаружилось, что в окрестностях CUL3 содержатся оба типа регуляторов.
Мутации в найденных регуляторных участках в окрестностях CUL3 провоцируют уменьшение активности гена и увеличение устойчивости клеток к вемурафенибу. В механизме, отвечающем за снижения активности, как показали ученые, задействуется ацетилирование гистонов — белков, важного компонента хроматина. Присоединение ацетильной группы к гистонам делает хроматин более открытым, а ген — доступным для фермента полимеразы, синтезирующего информационную ДНК. Однако измененный с помощью sg-РНК участок ДНК, отвечающий за ацетилирование, мешает активации гена. С помощью CRISPR-системы удалось также определить энхансеры, мутации в которых также снижают активность CUL3.
Результаты исследования продемонстрировали, что CRISPR-Cas9 — не только инструмент редактирования генома, но и мощный метод обнаружения регуляторных элементов в ДНК и выяснения их роли в развитии раковых заболеваний. В конце концов, прежде чем редактировать геном, нужно выяснить, что именно редактировать. Оказалось, что CRISPR система может и то, и другое.
https://lenta.ru/articles/2016/05/18/interstellar/
Подписка на новостой RSS-канал сайта
Получать новости сайта по почте
Контактный адрес для любых сообщений
МЕНЮ
Архив материалов
Подписка на новости
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ
20.05.2016 - 22.06.2016 (993)
23.06.2016 - 01.08.2016 (995)
02.08.2016 - 12.09.2016 (990)
13.09.2016 - 25.10.2016 (989)
26.10.2016 - 05.12.2016 (995)
06.12.2016 - 15.01.2017 (995)
16.01.2017 - 23.02.2017 (990)
24.02.2017 - 03.04.2017 (994)
04.04.2017 - 18.05.2017 (1000)
19.05.2017 - ...
Последние аномальные новости

В Солнечной системе существует две Планеты Икс

Величайший геофизический эксперимент

Госдума будет бороться с передачами о непознанном

Загадочный камень атлантов

Иисус Христос не был распят

Мертвые галактики существуют с самого рождения Вселенной

Метеорит упал в Подмосковье

НЛО наблюдали в Мамадыше

Планеты у нейтронных звезд обитаемы

Планы SpaceX по колонизации Марса

Полтергейст поселился в квартире Краснодара

Призрак на старом снимке

Рассказы людей, похищенных инопланетянами

Сверхъестественные явления в жизни знаменитых политиков

Секретные операции у берегов Исландии

Снежный человек поселился в Подмосковье

Тайна явлений Девы Марии в Зейтуне

Что скрывают просторы Марса

Чупакабра орудует в Копейске

Ядерный потенциал Земли под контролем инопланетян

Автомобили не любят мороженое

Два НЛО на закате в Пенсильвании

Доказано существование высокотехнологичной цивилизации

Зачем тысячи ведьм и друидов собрались возле Стоунхенджа

Инопланетные гиганты просыпаются в Антарктиде

Какие сведения из Книги Книг подтверждены наукой

Климатическое оружие в действии

Марсоход ездит не по Земле

Мумия инопланетянина найдена в Перу

Одержимая бабушка задушила месячную внучку

Почему пришельцы хотят захватить Землю

Призрак замка Дадли

Пять НЛО и крупный неоновый диск над Индианополисом

Рядом с базой ВВС США курсировали два НЛО

Снежного человека сняли в Техасе

Снежный человек в Кыштовском районе

Сотни рыб выбросились из озера из-за песен

Технологические стороны летающих тарелок

Трупы инопланетян нашли на Марсе

Человечество должно начать миграцию с Земли

Астронавт рассказал о неудавшемся нападении инопланетян

Водоросль осветила пляж Австралии

Доказательства существования НЛО

Древний туннель из Шотландии в Турцию

Как найти братьев по разуму

Малые зкзопланеты четко делятся на две группы

Место силы Каменная могила

Наскальные рисунки в урочище Калбак Таш

Немцы ищут Янтарную комнату

НЛО гналось за машиной

Поиск планет у Проксимы Центавра продолжается

Почему ничто не может быть быстрее света

Призраки в викторианской карете

Расшифровали предсказания Нострадамуса до 2029 года

Скоро запустят телескоп для поисков двойников Земли

Снежный человек объявился в окрестностях села Черновка

Странное облако над Новосибирском

Тайна пенопластовой экзопланеты

Шесть истребителей сопровождали красный НЛО

Школьник открыл новую экзопланету

Самое популярное онлайн-развлечение

Сколько вы ожидаете выиграть на одноруких бандитах

Аномальные зоны Ростовской области

База или корабль инопланетян обнаружен на Луне

Деревянные Стоунхенджи Европы

Древнее озеро Марса было обитаемо

Инопланетяне наблюдают за нами

Искусственный интеллект спасёт зерновые культуры

Как инопланетяне смогут с нами связаться

Космологи усомнились в открытии гравитационных волн

Криминалистика будущего

Лучше оружие для зомби-апокалипсиса

Найдено десять новых двойников Земли

Новые пиктограммы в Англии

Пирамиду нашли на Луне

Призраки-убийцы австралийской трассы

Раскрыто прошлое столкнувшихся черных дыр

Россия будет процветать после 2020 года

Сценарии возникновения инопланетных цивилизаций

Таинственные обитатели морских глубин

Храм ацтеков нашил в Мехико

Эти магические кошки

Дискообразный НЛО случайно попавший в кадр на Луне

Люди не проживут вне Земли ни секунды

Объявлены первые цели охотника за экзопланетами

Одержимость бесами на Руси

Показали марсианского робота-гуманоида

Почему пропали серебристые облака

Приведут ли вспышки на Солнце к Апокалипсису

Привидения вернулись в музей Оренбурга

Прозрачный треугольный НЛО в Глостершире

Самая жаркая из всех экзопланет

Светящиеся трубки заполонили побережье США

Скоро мы узнаем все о параллельных Вселенных

События, которые учёные скрывают от людей

Ставропольцев удивила необычная радуга

Странные ледяные сосульки проплыли над Англией

США проводили опыты над инопланетянами

Удивительная звезда Таби

Финское и татарское колдовство на Руси

Чертова столовая в Романовской усадьбе

Эйвбери старше Стоунхенджа

Вселенная не могла родиться без Большого Взрыва

Главным оружием XXI века станет искусственный интеллект

Инопланетяне вклинились в Прямую линию с Путиным

Как мы будем искать жизнь на экзопланетах

Каменный круг обнаружен на Марсе

Китайские ученые поставили рекорд дальности телепортации

Легенды и мистические истории Симферополя

Маг Шепс признался в чувствах к ведьме Илоне Новоселовой

Мистика и реальность волшебных предметов прошлого

На планетах Солнечной системы происходит потепление

НЛО прилетел на вручения дипломов

Огромного краба нашли на Марсе

Орнамент Шигирского идола вырезан резцами бобра

Привидение замка Недзица

Призраки и гиблые места города Шахты

Проклятая кукла поворачивает голову, моргает и говорит

Супруги питаются энергией Вселенной

Хакер выдал секреты НАСА об инопланетных технологиях

Хирург проведет первую в мире операцию по пересадке головы

Что инопланетяне делают на орбите Земли

Встреча с пришельцами в Эстонии

Вторжение рептилоидов

Двойную экзопланету спутали с коричневым карликом

Загадочные сновидения

Загадочный камнепад в Калифорнии

Коллективный ИИ обогнал человека в Pac-Man

Красные спрайты появились над Ла-Маншем

Миллиардеры готовится к апокалипсическому событию

Найден эликсир молодости будущего

Необычный полтергейст в Германии

Обнаружили тайную часть рукописи времен Первого храма

Подсчитали число экзопланет в нашей Галактике

РЕН ТВ перепишет историю человечества

Скоро Солнце остынет и настанет Конец света

Удивительная Долина привидений

Уточнили местонахождение восьмого чуда света

Фотографии летнего Титана

Черная фигура с желтыми глазами напугала жителей Оклахомы

Черные меняющие форму и размеры НЛО над Калифорнией

Шаманы помолились за мир между США и КНДР

Апокалиптическое облако напугало шведов

Версии создания и использования крымских мегалитов

Впервые измерили диаметр бублика черных дыр

Загадочная пирамида Цестия

Искусственный интеллект будет создавать растения

Ищут няню в дом с привидениями

Лунный грунт смертельно опасен

Новая карта загадочной Звезды Смерти

Откуда взялись недавние следы воды на Марсе

Почему инопланетяне боятся людей

Предсказания фантастики, ставшие реальностью

Профессор предупреждает о близком конце

Ранее у Солнца был компаньон

Следы бигфута в заповедниках Техаса

Умерла Илона Новоселова. Подробности смерти

Уфолог Скотт Уоринг завязал

Уфологи обнаружили город на Луне

Факты о погибшем экстрасенсе Илоне Новоселовой

Экстрасенс Акви прокомментировала смерть Илоны Новосёловой

Экстрасенс Илона Новоселова предсказала свою смерть

Врачи удалили из живота пациента гигантскую аномалию

Вымерший тилацин снова попал на камеру

Группу облаков обнаружили на Плутоне

Два новых спутника обнаружили у Юпитера

Зачем нам нужны сновидения

Контроль и управление климатом сегодня

Ледниковый период или климатическое оружие

На экзопланете идут каменные дожди

Обнаружена атмосфера у землеподобной экзопланеты

Рыбаки поймали дельфина с двумя головами

Старец Антоний предсказал ужасное будущее человечества

Странный радиошторм на Юпитере

Сценарий Апокалипсиса в результате вспышек на Солнце

Таинственный лундог появился над станцией Ньюмайер 3

Трубы Апокалипсиса прозвучали над Патагонией

Фото со звездолетом на Марсе исчезло с сайта НАСА

Чрезвычайный пленум Бильдербергского клуба

Что чувствует умирающий человек

Экстрасенс Илона Новоселова покончила с собой

Экстрасенс отменяет Апокалипсис

Где искать привидений и загадывать желания в Петербурге

Дева Мария появилась в назначенное время

Духи Кревского замка

Загадочные цепи галактик

Подписка на новости сайта
Наверх
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика