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
17.04.2016 - 19.05.2016 (999)
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 - ...
Последние аномальные новости

Актер рассказал о своей встрече с НЛО

Артефакты древних цивилизаций

Гигантский шпиль, торчащий из облаков

Житель Оттавы наблюдал за сигарообразным НЛО

Как сохранить дольмены Адыгеи

Найден еще один отпечаток стопы Будды

Нашли алюминиевую инопланетную рейку

Отпечаток обуви нашли на Марсе

Поиск инопланетян объявлен приоритетной задачей США

Последний великий шаман

Придумали, как делать кирпичи на Марсе

Призрак забрался в уличный фонарь

Прямоугольный НЛО над Бостоном

Разноцветный НЛО над долиной Сан-Фернандо

Разноцветный НЛО пролетел около МКС

Снежного человека сняли в Голландии

Так начинается Третья мировая война

Темные силы помогают Макрону на выборах

Увидели волны, идущие по паутине Вселенной

Ясновидящий случайно убил себя

Вход в подводную базу инопланетян

Дискообразный НЛО над Девоном

Загадка мегалитов реки Ус

Зачем нам Альфа Центавра, если можно полететь к Сириусу

Искусственный интеллект научился подделывать человеческие голоса

Как умирают планеты

Лазер из Звездных войн создан в реальности

Может ли на самом деле существовать Человек-бык

Нашли снежно-ледяную Землю

Небывалый всплеск активности НЛО в 1967 году

НЛО пролетел на фоне полицейских

Образ Иисуса Христа появился в небе Колумбии

Пассажир самолета снял НЛО

Прямоугольная база инопланетян на Луне

Следы древних цивилизаций в Солнечной системе

Сфера стреляет лазерами на Марсе

Тайны и загадки древней Сирии

Человечество стоит на пороге открытия внеземной жизни

Череп инсектоида найден на Марсе

Чудовище якутского озера Хайыр

Встреча с инопланетянами в лесу Нью-Гемпшира

Два НЛО в небе над Кузнецком

Девушка сняла призрак бабушки

Загадка уникального пульсара

Искусственный разум вычислил сильнейшего шахматиста

Куклу вуду обнаружили на кладбище в Балаково

Нашли древние каменные изваяния грифона и дракона

Огненные врата ада открылись в дереве

Переход от веры в бессмертие к науке о бессмертии

Полтергейста вызовут в екатеринбургском музее

Предложили с помощью астероида создать озеро на Марсе

Предсказание Матроны Московской на 2017 год

Претендент на роль предков людей будет изгнан

Самолет-НЛО Николы Теслы

Следы древних цивилизаций надо искать на Луне или Марсе

Случайно создали материю времен Большого взрыва

Тайна Кровавого водопада в Антарктиде

Фаэтон погиб из-за ядерной войны

Что Нострадамус на самом деле предсказал России

Экзопланеты. Будущие дома человечества

Андроид провалила первое интервью

Афонский старец пообещал миру страшные годы

В письменности инков зашифрованы не только цифры

Вторжение инопланетян начнется через несколько месяцев

Гейзеры Энцелада

Грибы являются древнейшими существами на Земле

Многоэтажные океаны Ганимеда

Моря Титана

Начинается миссия по поиску жизни на Европе

НЛО замечен в Порто Миджано

Океан с антифризом на Тритоне

Океан сатурнианской Звезды Смерти

Океаны Европы

Океаны на Хароне и Плутоне

Плоский НЛО парил над Техасом

Самолет-призрак приземлился в Венесуэле

Собака читает мысли человека

Художник создает макеты экзопланет

Шокирующие находки археологов, которые оказались подделкой

Якима - Мекка НЛО

Аномальная зона Петракова лядина

Геоглифы Тургая предстают миру на разных языках

Дар ясновидения Ренаты Литвиновой

Дети свидетельствуют о похищениях НЛО

Дольмены Вербной балки

Дом с призраками на Комсомольской

Загадочная жидкость с отрицательной массой

Загадочные знаки раскрывают магическую историю Австралии

Королева предупреждает о начале Третьей мировой войны

Кто включил таймер Конца света

НЛО над городом Сан-Карлос

НЛО парил рядом со статуей Свободы

НЛО пролетел над Сантьяго

Охотники за сокровищами обнаружили капсулу времени

Пиктограмма появилась на поле Эйвбери

Разрабатывают технологию для получения воды как в Звездных войнах

Разрабатывают чудо-таблетку от ожирения

Смещение ядра Земли уничтожит человечество

Целебная криница в Дмитриевском

Чудотворный крест в Красногвардейском районе

В Вулкане предпочитают играть все

Бессмертие существует на самом деле

Ванга предсказала смерть Трампа и Третью Мировую

Восстание машин отменяется

Вселенную мог создать только Бог

Маленький НЛО над Джорджией

Мальчика похитили дяди в серебряных скафандрах

Мистические тайны революции

На границе России с Казахстаном был замечен НЛО

На перевале Дятлова селфи делать опасно

Наиболее жизнепригодные экзопланеты будут водными мирами

Неизвестное ранее атмосферное явление

НЛО приземлился в селении Испик

Номерные радиостанции. Призраки на связи

Обнаружен подземный город возрастом 2000 лет

Открыли новое квантовое состояние материи

Пророчества или шокирующие совпадения

Секс с роботами - признак демократии

Столкновение астероида с Землей. Как это будет

Таинственный остров в виде отпечатка пальца

Треугольный НЛО заметили в Калифорнии

Власти разрешили туристам ездить к перевалу Дятлова

Глаза это действительно зеркало души

Загадочные волосы черных дыр

Как появились знаменитые хоббиты

Найден ядерный могильник возрастом в 2 млрд лет

НЛО. Миф или реальность

Обнаружили экзопланету из пенопласта

Откуда берутся призраки

Очевидцы снова видели НЛО в Кемерово

Планируют создать технологию для обмена мыслями

Показали достоверные снимки НЛО

Почему ИИ может быть расистом

Предложена концепция полета к Сириусу

Предсказания Нострадамуса о судьбах России, Украины и США

Представили коммерческую версию летающего автомобиля

Призрак женщины в очках

Призрака сняли в Уэнтуорт Вудхаусе

Пророчества Зияда Сильвади

Путешествие во времени становится реальностью

Самые яркие появления НЛО

Сериал Секретные материалы продлили еще на сезон

Следы тающего льда нашли на Марсе

Составили карту марсианского плато Большой Сирт

Тайна второй планеты

Теория о падении кометы на Землю около 13000 лет назад

Требуется помощь людей для поиска пришельцев на экзопланетах

Успешно испытали первый летающий электрокар

Чупакабра в Каслинском районе

Чупакабра орудует в Кременчуге

Экзопланеты были открыты 25 лет назад, а инопланетян все не видно

Ванга предсказала химическую атаку в Сирии

Все обитаемые планеты покрыты океанами

Встреча Петербург-Космопоиск состоялась на Петроградской стороне

Житель Пенсильвании поделился историей о потерянном времени

Жуткий пожиратель телят

Инопланетяне запустили в серию квадратные НЛО

Инопланетяне не идут на контакт

Как раскрывают тайны манускрипта Войнича

Какой может быть жизнь на Энцеладе

На Энцеладе существуют биолюминесцентные организмы

Над Ванкувером пролетели две группы НЛО

Окаменевший пень обнаружен на Марсе

Пиктограмма в Уилтшире повторяет петроглиф на камне Кочно

Почему выбросы черных дыр движутся со сверхсветовой скоростью

Сезон кругов 2017 начался с предложения Контакта

Смоделировали столкновения астероидов с Землей

События связанные с деятельностью внеземных цивилизаций

Что пили апостолы и фараоны

Что такое Блудные места

Шоколадные холмы Филиппин

Артисты боятся находиться в паранормальной телестудии

Возможна ли жизнь на планете с двумя солнцами

Вышла книга о Стоунхендже под Полоцком

Жертвы похищений пришельцами опубликовали свои истории

За антиправительственной акцией протеста наблюдал НЛО

Изобрели бесцветный кофе

Инопланетные визиты в Забайкалье

Климатические условия на экзопланетах

Конец света наступит 12-го октября

Контактёрами чаще становятся психи

Машину охотников за привидениями увидели в Омске

Может ли Слендермен существовать

Нашли большую сестру Земли

Нашли инопланетный топор

Обнаружили третье состояние сознания

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