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
19.05.2017 - 05.07.2017 (1000)
06.07.2017 - 24.08.2017 (1000)
25.08.2017 - 06.10.2017 (991)
07.10.2017 - 15.11.2017 (990)
16.11.2017 - 24.12.2017 (1000)
25.12.2017 - 04.02.2018 (990)
05.02.2018 - 17.03.2018 (1000)
18.03.2018 - 02.05.2018 (990)
03.05.2018 - ...
Последние аномальные новости

Американцев экстренно предупредили о нападении зомби

Аномалия размером с Землю проходит мимо Солнца

Загадочные деревья из исторических записей

Исчезающее австралийское озеро вернулось

Кота Шредингера нашли внутри листьев растений

Крест на ладонях означает нечто важное

Лженаучные теории. Астрология

Лженаучные теории. Гомеопатия

Лженаучные теории. Новая хронология

Людям на Марсе придется стать мутантами

Мини-справочник по лженаукам

На экзопланетах жизнь сможет существовать дольше

Необычный кратер обнаружили на Марсе

НЛО посетил военную часть под Дальнегорском

Огромные черви-монстры пожирают Францию

Пассажир самолета снял редчайший феномен

Портал в иное измерение открылся в Шотландии

Развернутый отчет о встрече истребителя с НЛО

Ребенок выжил с пятью врожденными аномалиями

Сколько воды нужно для жизни в Солнечной системе

Слияние двух НЛО в небе над Польшей

Создали камеру для поиска экзопланет и инопланетян

Стоунхендж построили не люди

Странная погодная аномалия в Колорадо

Телескоп Хеопс будет изучать экзопланеты

Удивительное свечение над Бразилией

Хор привидений собрался в голливудском отеле

Что будет после гибели человечества

Что известно об уникальных свойствах шунгита

Чудовище вылезает из-под земли возле Зоны-51

Гипнотизер спас британца от одержимости сосисками

Девочка сняла нечто странное на озере Лох-Несс

Загадочная зеленая рука-мумия

Зафиксирован НЛО в небе над Ростовом

Земля обладает далеко не самым большим запасом воды

Используют ли пришельцы вулканы как энергетический источник

Машину экстрасенса сожгли за предсказание

Межзвездный астероид нашли в Солнечной системе

Несколько белых НЛО в небе над Чили медленно падали вниз

Оккультные и тайные общества Москвы

Падение загадочного объекта в Канаде

Поразительный феномен в колумбийском тоннеле

Потусторонние силы пугают работников Дома культуры в Полоцком районе

Похожее на Лох-Несское чудовище появилось в английском канале

Привидение в сербском полицейском участке

Путешествие двух граждан Швейцарии по уральским мегалитам

Разобрались в невозможных движениях Майкла Джексона

Тягу невозможного двигателя объяснили плохим экранированием

Удивительное солнечное гало наблюдали жители Филиппин

Ученые решили заняться тайной Лох-Несского чудовища

Увлекательные фильмы о будущем

Счетчик банкнот Magner 150 Digital. Особенности работы

Блестящий НЛО сняли в Висконсине

Загадку быстрых радиовсплесков связали с загадкой странных звезд

Инопланетянин на заднем дворе

Какие заболевания могли бы вызвать Зомби-апокалипсис

Криптозоологические диковинки. Приключения капитана Хитченса

Круглый остров у реки Парана может быть базой инопланетян

На перевале Дятлова погиб не Семен Золотарёв

Ночью после главной свадьбы Великобритании заметили НЛО

Охотник за привидениями снял загадочное существо

Почему магнитное поле Земли бежит на запад

Правда об американской лунной миссии

Разрабатывают метод погружения человека в зимнюю спячку

Регулярные наблюдения НЛО в Гумпи

Скульптуры загадочной цивилизации Сардинии

Солнечная система меняется под воздействием Нибиру

Столетнюю рыбу-монстра выловили в Китае

Тайна бесследного исчезновения людей в Швеции

Тайна Озера страха в Бурятии

Труп свиньи с человеческими руками нашли в США

Удивительная родина волшебной Снегурочки

В поисках привидений и легенд усадьбы Баташевых

Глаза на затылке не метафора

Горячие Юпитеры были предсказаны в 1952 году

Жителей Чаплыгина держит в страхе чупакабра

Загадочная кошка попала на камеру наблюдения

Инопланетяне пролетели над Петербургом

Как обойти законы квантовой механики

Кошка - проводник между нашим миром и миром иным

Международный музей НЛО в Розуэлле

Найден и расшифрован древний солнечный календарь

Необычное лазерное излучение в туманности Муравей

Никола Тесла слышал разговор инопланетян

НЛО выбирал место для посадки на взлетной полосе

Организуют научно-исследовательскую экспедицию к торгайским геоглифам

Почему в нашей галактике нет инопланетных сфер Дайсона

Самая загадочная звезда во Вселенной

Самые страшные случаи с НЛО

Теории заговора последнего столетия

Щит из магнитов может восстановить климат Марса

Ясновидящие обули пенсионерку из Нововятска

Водяное чудовище заметили в Китае

Генетический мутант вырвался на свободу

Желающих купить метеорит не нашлось

Жуткий Рейк попался на камеру

Насколько близко могут оказаться две инопланетные цивилизации

Некромантия. Научились оживлять свиной мозг

НЛО заметили в небе над Чебаркулем

Обложка журнала сломала мозг пользователям

Обнаружили наследницу дара ясновидения Ванги

Образ Христа на снимке церковного огня

Останки морского чудовища нашли в Мексике

Подтверждена точная дата смерти Гитлера

Пророчества Нострадамуса. Правда или миф

Разгадка концепции невозможного двигателя

Россия начала искать жизнь на Марсе

Современная евгеника. Как создают поколение здоровых людей

Странные небесные взрывы в Огайо

Телескоп для поиска экзопланет прислал первый снимок

Экзопланеты. От ледяного шара к раскаленному аду

Эксперты опровергают внеземное происхождение осьминогов

Аномалии сибирской деревни Окунево

Загадочная Александровская колонна

Землю спасет объединение с Луной в одну экосистему

Искусственный интеллект Алекса предсказал конец света

Колдунов давно пора остановить

Комета указала на девятую планету Солнечной системы

Мобильный телефон обнаружили на Марсе

Молнии признали самым загадочным явлением

Мы все являемся частью грандиозного и смертоносного эксперимента

На дне Индийского океана обнаружены неизвестные животные

Наклон оси может превратить в ледяной шар обитаемую планету

Нашествие комаров на Воронежскую область

Нашли свидетельства жизни на Марсе

Обнаружили еще одну таинственную звуковую иллюзию

Подсчитали число мертвых звезд в окрестностях Солнца

Пророчества, связанные с Исаакиевским собором

Тайна гранитных плит в могиле дятловца Золотарёва

Шансы найти жизнь на Европе возросли

Эпидемия, которая уничтожит людей, животных и растения

Ясновидящая поддержала ограничение рекламы для экстрасенсов

Армада НЛО пролетела над Флоридой

База инопланетян в кратере Фалес на Луне

ВВС США испытают авиационный боевой лазер в течение года

Девочку-альбиноса обезглавили ради магических амулетов

Жизнь - это наказание

Загадка Таосского гула

Загадочные лунные облака

Загадочный феномен в магнитном поле Земли

Инопланетный кокон нашли в Техасе

Инопланетяне - дальние родственники людей

Инопланетяне похожи на осьминогов

Колдовская деревня Трасмос

Колдовские пещеры Сугаррамурди

Конспирологи утверждают, что Австралии не существует

Летающую тарелку сняли на юге Франции

Мифы и легенды Бреста

Найден кислород возрастом 13,3 миллиарда лет

Научные загадки без ответа

Новая тайна перевала Дятлова оказалась грубой подделкой

Писатель обвинил инопланетян в смерти Мэрилин Монро

Призрак приходского священника Эль-Аламина

Призрачная фигура девушки Плаца дель Рей

Проклятая деревня Ла-Польворанка

Пугающий полтергейст в Буэнос-Айресе

Пульсирующий НЛО над Лас-Вегасом

Странная аномалия в небе

Тайна возникновения жизни на Земле

Тайна исполинских котлов Финляндии

Тайны Кашкулакской пещеры

Физический труд - смертельно опасен

Аудиозапись заколдованного голоса поссорила пользователей

Ведьмы и колдуны после смерти становятся стригоями

Водяной дух келпи является людям в облике коня

Волшебный цыпленок, который по ночам блуждает по небу

Встреча с НЛО в Казахстане

Дух младенца, летающий над Карловым мостом

Житель Бристоля увидел бигфута

Житель Смоленска увидел НЛО

Завершился эксперимент по имитации жизни на Луне

Загадочная ночная прачка

Зловещие черные собаки Великобритании

Злые существа скандинавской мифологии некки

Искусственный интеллект научился одевать людей

Искусственный интеллект создал уровни для DOOM

Коварство красной шапочки

Небо не для всех голубое

Нибиру является Звездой смерти

НЛО заметили в небе Флориды

НЛО замечен над российско-финляндской границей

НЛО пролетел над Гавайями

Окончание ремонта могилы дятловца Золотарёва

Привидение сняла видеоняня в Англии

Пришельцы скрываются в параллельных мирах

Рисунки Наска созданы для привлечения инопланетян

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