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
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 - 05.07.2017 (1000)
06.07.2017 - 24.08.2017 (1000)
25.08.2017 - 06.10.2017 (991)
07.10.2017 - ...
Последние аномальные новости

Артефакт из будущего обнаружили в Ираке

Гравитационная аномалия в Индийском океане

Диковинный аэроплан пролетел над Кабо-Верде

Загадочные вспышки на Луне

Земля скоро совершит кувырок

Инопланетяне помешали взорвать ядерную бомбу на Луне

Искусственный интеллект стал полностью самообучаемым

Как устроен искусственный интеллект. Всевидящее око

Как устроен искусственный интеллект. Распознавание лиц

НАСА использует мертвецов для испытаний

Органика на Церере местного происхождения

Переселение людей на Марс приведет к гибели человеческой расы

Плазма поможет марсианским колонистам

Планета Х является частью Солнечной системы

Полтергейст буянит в пабе Кентербери

Почему ученые до сих пор не нашли инопланетян

Привидение на дороге, видимое только в свете фар

Сигналы инопланетян слишком сложные для нас

США превратится в пепел 11 ноября

Хиллари Клинтон - оборотень

Базы на лунах Марса строить опасно

В Германии загадочно пропали почти все насекомые

Военные столкнулись под водой с инопланетянами

Восточная медицина в России

Встреча криптозоологов в Дарвиновском музее

Геологические чудеса света

Жидкий металл дал роботам осязание

Загадочные высотные облака Марса

Йети это результат секретных военных экспериментов

Имитация почвы древнего Марса пришлась микробам по вкусу

Как замерзали и таяли реки и озера на Марсе

Как устроен искусственный интеллект

Мистические тайны Гурджиева - 2

Настоящий Апокалипсис начнется 31 октября

Нашли кость марсианского кита

Нашли скелет настоящего дракона

Нефилимы создали человечество

Охотники за привидениями замечены в Тюмени

Полтергейст появился из угля

Призрак проказничает в баре Крони

Создали передвижную лазерную пушку

Среди нас бродят тысячи путешественников во времени

Ученые сомневаются в существовании Вселенной

Чем опасен искусственный интеллект

Череп инопланетянина найден на Марсе

Не все игровые автоматы похожи между собой

Приходите в казино Вулкан

Насладиться игровыми автоматами можно в казино Вулкан

Астероид врежется в Землю 10 ноября

База инопланетян в глубинах озера Калыгирь

Бродячий камень желаний

Геоглифы вошли в сакральную карту Казахстана

Гигантский тоннель обнаружили на Луне

Две пирамиды найдены около острова Нью-Провиденс

Древние бомбоубежища найдены в Индии

Древний артефакт обнаружили в куске угля

Знамение в Нигерии

Кошачье существо с человеческой головой

Лжецелительницу осудили в Братске

Мальчик внезапно заснул на 11 дней

Мужчина 17 лет служил на Марсе

Нострадамус пророчит катаклизмы и войны

Осьминога обнаружили на Марсе

Первая дуэль боевых человекоподобных роботов

Политика похищали инопланетяне

Призрачная машина стала причиной аварии

Природные чудеса России

Путешественник во времени рассказал о будущей катастрофе

Раскрыли природу второй луны Земли

Священный мыс на Ольхоне закроют для туристов

Секс оказался способом продления жизни

Сознание сохраняется после смерти

Солнце грозит катастрофой землянам

Таинственный Ведьмин час

Флот инопланетян не будет атаковать Землю

Форум Ученые против Мифов-5

Цепь мистических событий с АПЛ Чакра

ЦРУ призывает отложить выпуск секретных документов о Кеннеди

Дом, за которым следит неуловимый Наблюдатель, продается

Загадочный огромный червь Минхочао

Инопланетян подозревают в создании воронок на Ямале

Инопланетяне часто посещают Крым

Как НАСА связано с инопланетянами

Кольца экзопланеты в 200 раз больше, чем у Сатурна

Пирамида Менкаура с золотым сечением

Посетители Стоунхенджа ели жареную свинину

Потревоженные души села Верхотомского

Призрак на ночном кладбище Брихина

Раскрыли главную тайну Сатурна

Раскрыто местонахождение Янтарной комнаты

Самые ужасные места Великобритании

Случай с треугольным НЛО в Мендосе

Странные события происходят в мире

Странный НЛО в Новосибирской области

Стремительный НЛО в Псковской области

Территорию над Лос-Анджелесом исследовали два НЛО

Технологии, которые сделают из вас киборга

Требуется создать радио на гравитационных волнах

Чупакабра террорезирует жителей Сибайи

Индустрия азартных развлечений

Игровые автоматы и слоты нового поколения

Азартные игры для современного человека

Азартные игры привлекают многих пользователей

Амурчане видели НЛО и рассказали об этом

Гравитационные волны действительно обнаружили

Загадка рождения самых мощных космических лучей

Звездная карта инопланетян найдена в Индонезии

Катастрофу Титаника спланировали Ротшильды

Когда человечество сможет размножаться в космосе

Контакты индейских племён с инопланетянами

Куда пропали экстрасенсы из телевизора

Мультипространственную вселенную нашли в нашем мозге

Нашли способ предотвратить старение

ООН и инопланетяне

Подземные базы инопланетян на Земле

Почему учёные хотят быстрее изучить Луну

Провидица Сьюзан де Вере рассказала о будущем

Пророчества ясновидящих и прогнозы экстрасенсов для России

Пылевые ловушки в протопланетном диске создаются протопланетами

Радарная станция инопланетян на Эросе

Сезонные дожди и ливни идут на Титане

Секретное оружие Третьего рейха было реальностью

Странное свечение над Волгоградом

Уроки жизни от человека, видевшего 12000 смертей

Эмма Райман устроила охоту на ведьму

Волшебные грибы лечат депрессию

Жители Находки наблюдали НЛО

Засняли момент попадания молнии в НЛО

Зловещие легенды Красной мельницы

Знаменательное пророчество Вольфа Мессинга

Инопланетяне обосновались на Луне

Кладбищенский Барон Самеди

Мистические истории жителей Перми

Нибиру принесет на нашу планету катаклизмы

Никола Тесла был богом науки

Огромный НЛО лежит в джунглях Амазонки

Опыт путешествий во времени Николы Теслы

Пенсионер отдал 741 тысячу рублей за исцеление сына

Призрак заставил всех мужчин сбежать из деревни

Реставрация Абу-Симбела закончилась

Самые известные призраки Воронежской губернии

Семь призраков Петербурга

Сфинксов на самом деле было два

Чем заболели зрители первого российского экстрасенса

Эффективность медитации оказалась сомнительной

За что, мы обожаем казино Вулкан

Играем на онлайн-развлечениях в Вулкане

Выбор игровых залов в Интернете огромен

Вам не хватает немного веселья

Белого человека-птицу видели в Южной Дакоте

Будет ли Третья мировая война

Женщина рассказала о похищении родственников инопланетянами

Заблудившийся во времени Рудольф Фенц

Загадка Янтарной комнаты

Загадочные корабли-призраки

Инопланетный корабль найден на Фобосе

Инопланетяне приходят на Землю в обличье двойников

Кала-Корейш. Заброшенное село, полное тайн

Луна во власти пришельцев

Мини-база инопланетян найдена на Марсе

Найдены ритуальные комплексы с неизвестными каменными фигурами

НЛО над железнодорожным вокзалом Сыктывкара

НЛО пролетел небе над Астраханью

Огненная радуга украсила небо над Таиландом

Петр Первый. Благо или зло для России

Призрак ребенка ударил охотника за приведениями

Пророчества от астероида до Третьей мировой войны

Самые знаменитые драконы из древних легенд

Секретные переговоры диспетчера и пилота об НЛО

Странное существо стерли с Google Street View

Человечество завезли на Землю

Вода в жидком виде существует на Марсе

Геоглифы пустыни Атакама

Готовится раскрытие правды о НЛО

Дуэль боевых человекоподобных роботов скоро состоится

Загадочный взрыв в небе Северной Каролины

Загадочный камень Аль Наслаа

Звезда проглотила 15 экзопланет

Инопланетяне воруют у нас уран

Инопланетяне пытаются связаться с человечеством

Интересные заброшенные объекты

Искусственный интеллект научился сумо

Монстра выбросило на песчаный пляж Джулианадорпа

На Титане возникают мощнейшие грозы

Найдена легендарная печать царя Соломона

Насколько достоверны IQ-тесты

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