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
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 - 15.11.2017 (990)
16.11.2017 - ...
Последние аномальные новости

Артефакты в мегалитическом комплексе Зорац Карер

Девочка родилась с сердцем наружу

Женщина 323 раза за восемь лет отвела сына к врачу

Женщина, две ее дочери и три внука не чувствуют боль

За Землю ведут борьбу несколько рас инопланетян

Загадочный хищник напал на цесарок в Австралии

Зов подводного Китеж-града

Инопланетные звуки из замерзшего озера

Инопланетяне охраняют территорию России

Инциденты с НЛО в провинции Таррагона

Как могли возникнуть первые кирпичики жизни на Земле

Как погибают народы и государства

Люди 2.0. Вы будете улучшены

Мальчик выяснил, кем он был в прошлой жизни

Мистические тайны Гурджиева - 8

Молитвы помогли мне найти пропавшие вещи

Мужчина оказался в больнице после встречи с инопланетянином

НЛО несколько дней висел над Грейбергом

Нострадамус родился 514 лет назад

Открылась лаборатория по исследованию ИИ

Пассажир самолета снял, пролетающий рядом НЛО

Петербуржцы спорят о происхождении двух НЛО

Почем рецепт счастья от потомственной кикиморы

Почему гуманоидных роботов так трудно сделать полезными

Прогноз на 2018 год от Тамары Глоба и Зулии Раджабовой

Ректор теологического института заявил, что призраков не существует

Речный монстр в штате Новый Южный Уэльс

Секрет рождения частиц, вызывающих полярные сияния

Странные события в заливе Мазаредо

Тунгусский метеорит был кораблем инопланетян

База инопланетян в парке Чино Хиллс

Встреча со странными существами во Флориде

Гейзеры из соленой воды бьют на Церере

Голубая вспышка над Сызранью

Жизнь обнаружили на дне вулкана Йеллоустоун

Загадочные дымовые кольца в океане

Звездолёт инопланетян упал рядом с перевалом Дятлова

Йети косолапый в Азии живёт

Инопланетяне используют Солнце в качестве межзвездного портала

Леший следил за подростками в лесу

Марс обречен на безжизненность

Нибиру заметили в небе над Колорадо

НЛО обнаружили в акватории Охотского моря

Подборка лучших загадочных находок на Марсе

Половина жителей Земли верит в инопланетян

Появилась информация о частях тела бигфута

Раскрыто условие долгой жизни

Светящиеся столбы над Тюменью

Треугольный НЛО пролетел над Глазго

Что происходит внутри черных дыр

Американцы не смогут долететь до Луны

Британская уфологическая мекка

Вечно горящие лампы древности

Девушка обнаружила мужа на детском фото

Древние тайны Камчатки

Древняя Земля оставалась теплой из-за метана в атмосфере

Зведолет инопланетян Оумуамуа исследуют

Инопланетяне посещали село Протасово

Инопланетяне уговаривают детей полететь с ними

Китай против милитаризации космического пространства

Марсианский язык Элен Смит

Необычный светящийся объект над Воронежом

Парк Юрского периода возможен

Побережье Финского залива покрылось ледяными шарами

Полтергейстные силы воспринимаются органами чувств

Порчу навели через косметику

Призрак в офисе одной из брестских фирм

Призрачный сторож в заброшенной больнице

Причины образования необычных воронок на Ямале

Россия против добычи ресурсов в космосе

Сгорел детский приют, населенный призраками

Секреты взрывов метеоров в атмосфере Земли

Секреты психики самых долгоживущих людей

Скрытые послания воды

Спрячьте обувь в стене, чтобы уберечься от зла

Статуя инопланетянина на Меркурии

Темные программы. Проект Магнит

Темные силы уничтожили Александрийскую библиотеку

Термоядерные войны древности - 4

Эриду - первый город на Земле

Бермудский треугольник - дверь в иной мир

Весточки с того света

Вторжение инопланетян на Землю

Допалеонтологическая аркитектура - 2

Женщина рассказала о сексе со столетним привидением

Загадочные грунтовые воды Титана

Инопланетяне могут питаться воздухом

Инопланетянина уведели на поверхности Луны

Китайцы создали плащ-невидимку

Легендарное Лох-Несское чудовище

На небесах человек знает все

Неуловимый экситоний найден

НЛО наблюдал за строительством Мемориала неистового коня

Ноев ковчег на горе Арарат найден

Огненный шар над Нью-Джерси

Поиск пригодных для жизни планет продолжается

Пугающие предсказания Нострадамуса на 2018 год

Священники стали использовать YouTube для изгнания бесов

Темные миры у мертвых звезд

Что такое Дар ведьмы

Алмазы рождаются в недрах горячих суперземель

Археологи просят защитить сочинские дольмены

Возможность существования жизни вне Солнечной системы

Врата Ада в проклятом аббатстве Лючедио

Высокие технологии древности в Махабалипурам

Деревню с жителями продали на аукционе

Добровольцы-общественники наблюдали НЛО

Древнее кельтское зеркало с фракталами

Житель Большого Камня заснял падение НЛО

Завершились 12-е Казанцевские чтения

Загадочные искры в небе Касл-Рока

Инопланетяне не простили человечеству Гдынский инцидент

Инопланетяне посещали Северную Корею

Информация о новой дате конца света просто попытка заработать

Как именно ИИ принимает решения

Матрешка состоит из девяти тел согласно древним верованиям

НАСА напугало уфологов

НАСА расскажет о новых экзопланетах 14 декабря

Необычные явления последнего времени

Нибиру скрывается за Луной

Охотник за призраками в Испании

Почему конец света предсказывают на 21 декабря

Привидение в окне Даугавпилса

Природные условия экзопланет помогут в изучении их геологии

Самые странные религии

Уфологи указали даты повышенной активности НЛО

Человечество вымрет от инопланетного вируса

Человечество достигло предела продолжительности жизни

Чудовище в Воронежском водохранилище

Экспедиция на загадочные воронки Ямала

Астроном увидел НЛО в небе Ред-Дир

Бесполый ребенок-русалка родился в Индии

Встречи с существами из тонкого мира

Гул Земли из глубин океана озадачил ученых

Допалеонтологическая аркитектура

Загадочный подземный гул

Инопланетная дискотека над Австралией

Инопланетяне присутствуют среди нас тысячелетия

Искусственный интеллект победил лучшего шахматиста

Межзвездный астероид имеет планетарное происхождение

Мужчина наладил связь с инопланетянами

НЛО - военные разработки США

НЛО над Сан-Антонио

Перемещение в иную реальность

Пушистые мутанты. Природа играет с внешностью домашних питомцев

Руки Бога над Австралией

Фотограф из Аризоны увидел НЛО возле Луны

Холм Сваямбунатх - древняя посадочная площадка инопланетян

Четырехугольный НЛО с трапом нашли на Ганимеде

Экстрасенс Влад Кадони рассказал о будущем

Аномалии микроволнового излучения в Африке

Галактическая война уничтожила инопланетные цивилизации

Гигантские наскальные рисунки Венесуэлы

Доктор Дум пугает катастрофами

Загадки инопланетян. Бесследное исчезновение НЛО

Загадочные звуковые удары над Зоной 51

Искусственный интеллект приступает к поиску убийц

Искусственный разум. Чего ждать людям от умного железа

Клад Наполеона найден в Семлевском озере

Миссия Маринер 10 увидела черный НЛО над Луной

Новое прочтение письмен майя. Конец света через две недели

Сакральные песни Сибирской Атлантиды

Самая прожорливая японка

Самые фантастические артефакты пропадают бесследно

Случай в Рендлшемском лесу оказался правдой

Сняли мифическую скунсовую обезьяну

Сталкеров напугал крик из преисподней

Странное НЛО над Квебеком

Уфологи ополчились на НАСА

Юрий Гагарин вступал в контакт с инопланетянами

Успешный клуб азартной отрасли Вулкан

Играйте в слоты известного казино Адмирал

Астролог Глоба рассказал о будущем

Доводы сторонников теории плоской Земли

Женщина занимается сексом с призраками

Загадочные дыры на Ямале

Как отличить коричневые карлики от огромных экзопланет

Комета Чурюмова на 45% состоит из сложной органики

Крушение НЛО в Авроре

Люди таинственным образом пропадают на Аляске

Лютоволки появились в окрестностях Нью-Йорка

Мальчик без зрительной коры способен видеть

Межзвездный НЛО рядом с туманностью Ориона

Мотоциклы будущего

Мулдашев рассказал о сходстве эпоса Урал-батыр и Сильмариллиона

Нейрохирург не верил в загробную жизнь

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