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/
© 2000-2017 Подписка на новостой RSS-канал сайта (живые закладки) http://ufonews.su/rss.xml
Получать новости сайта по почте rest.mystery.news-sub@subscribe.ru?subj=subscribe
Контактный адрес для любых сообщений ufosergo@mail.ru
При использовании материалов с сайта активная гиперссылка на него обязательна
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 - ...
Последние аномальные новости

Аномалия Пионеров. Загадка дальнего космоса

Аномальный пузырь в Тихом океане продолжает развиваться

Вера в демонов вредна для психики

Два разных НЛО в небе над штатом Джорджия

Есть ли жизнь на экзопланетах в системе TRAPPIST-1

Жизнь на Плутоне уже есть

Житель Мэриленда увидел шарообразный НЛО

Из чего состоят экзопланеты в системе TRAPPIST-1

Искусственный интеллект научился плагиату программного кода

Как обнаружили экзопланеты в системе TRAPPIST-1

Как пройдет астероидный апокалипсис

Когда будет раскрыта тайна тёмной материи

Коллайдер не опровергает существование призраков

Мантия под марсианским Элизиумом устроена сложнее

НЛО завис над Кипарисом

НЛО. Идентификация Зла

Новый Мессия родится на Урале

Обитаемой суперземли не существует

Откуда берутся двойные названия экзопланет

Отменили 40 летний запрет на танцы в городке Генриетта

Похож ли климат экзопланет системы TRAPPIST-1 на земной

Пришельцы вернулись за своими сокровищами

Розыгрыш мяча в настольном теннисе продожался 10 минут

Связали болезни и этаж проживания

Снежный человек попался на камеру Google Earth

США потратит 150 тысяч долларов на изучение сверхъестественных существ

Удивительное фото Марса

Уфологи рапортуют о рекордном количестве НЛО

Что такое транзитный метод обнаружения экзопланет

Шаманские войны

Играть в казино Вулкан бесплатно

Джекпот клуба Вулкан

Белорусская мифология насчитывает около 500 персонажей

Выпускник УрФУ вошёл в число открывателей экзопланет системы TRAPPIST-1

Где в Подмосковье можно встретить привидение

Директор Пулковской обсерватории советует по придержать восторги

Для изучения открытых экзопланет нужен технологический прорыв

Загадочных людей Рохела нашли в Индии

Затонувший город нашли около Бермудского треугольника

Зачем люди верят в Бога

Игроки впадают в транс рядом с игровыми автоматами

Как астрономы ищут экзопланеты

Как эволюционировал человек за последнее столетие

Китайский луноход уличил НАСА во лжи

Колонизацию Марса нужно отложить

Люди с двумя сердцами - представители новой расы

НЛО пролетел над Ноттингемом

Овечка Долли двадцать лет спустя

Очень важно открывать пригодные для жизни экзопланеты

Портал в другой мир находится по вулканом Эребус

Самые загадочные народы европейской истории

Самые необъяснимые фотографии

Случаи, когда людям от болезни помогало то, что должно было их убить

Создан прибор, видящий сквозь стены

Странная связь между сознанием и квантовой физикой

Тайна вавилонского мобильника

Таинственные объекты Советской власти

Тайны дольменов. Загадочная плазмоидная сущность

Ученые пока не придумали имена для планет системы TRAPPIST-1

Факторы, способствующие продлению активной жизни

Фарфоровые чашки нашли на Марсе

Что видели на небе жители Потеряева

Ведьмы всего мира проведут обряд против Трампа

Возле МКС появился НЛО, который видели в 1996 году

Возле Солнца пролетели несколько НЛО

Волосатое чудовище вынесло на побережье Филиппин

Девочка прожила 12 лет в сундуке

Девушка испытывала приступы икоты 8 лет подряд

Есть ли доказательства эффективости астрологии

Есть ли жизнь в системе TRAPPIST-1

Загадочное свечение на кладбищах

Космический туризм набирает обороты

На Марсе раз в год выпадает необычный снег

Нашли кокон неизвестного существа в Амазонии

Нашли следы темной материи в галактике Андромеды

Нашли способ читать сны человека

Некоторые предсказания пророков

Неуловимые аксионы надо искать возле черных дыр

НЛО превратил тела 23 солдат в камень

Отчет о гибели детей от гомеопатического препарата

Почему космонавтам нельзя напиваться в космосе

Призрак в хиджабе ужаснул девушку

Призрак женщины в окне соседей

Призрак из Хотылёво

Смоделировали момент удара челябинского метеорита с другим объектом

Средняя продолжительность жизни вскоре достигнет 90 лет

Странное существо нашли на пляже Корниш

Странные огни наводили ужас на жителей Испании

Странные тайны Луны

Существует ли у Вселенной центр

Человеческая личность меняется

Человечество не сможет прокормиться в будущем

Вокруг Солнца вращается ядро давно погибшей планеты

Древнейшие цивилизации и внеземной разум

Молния демаскировала НЛО

На съезде магов волшебник свалился с крыши

Над центром Мехико весь день летал НЛО

Найден природный механизм замедления старения

Нашли новый тип звезд, из которых появляются черные дыры

Невероятные загадки древней Ирландии

Неземные минералы нашли в пустыне Деште-Лут

Органическая жизнь существует во Вселенной

Останки русалки можно увидеть в японском храме

Откуда взялся снежный человек

Письма с того света

Плазмоиды. Это Что или Кто

После наблюдения за тремя НЛО человека тошнило и лихорадило

Последняя ведьма Европы

Признаки жизни обнаружили на экзопланете между потухшими звездами

Призрак врача терроризирует больницу

Супруги спасались бегством от НЛО

Уфолог представил редкие кадры с НЛО из своей коллекции

Внеземные цивилизации демаскируют их солнечные батареи

Возле Сицилии нашли таинственный метал Орихалк

Загадочные появления людей

Загадочный монстр Тулли

Инопланетные вирусы опасны для человечества

Искусственный интеллект получил нос

Миф о 10000 шагах в день

На Филиппинах найден гигантский сельдяной король

Над полем в Великобритании хороводили четыре светящихся НЛО

Необычная радуга переполошила сингапурцев

Необычные изменения вблизи сверхмассивной черной дыры

НЛО попало в кадр телесериала Ходячие мертвецы

НЛО устроили парад над Лас-Вегасом

Обнаружили семь обитаемых планет в одной системе

Особенности околосмертных видений

Пульсирующий НЛО изменял свою форму над Техасом

Самые загадочные исчезновения

Создана действующая модель робота Терминатор

Телеведущая путешествовала по миру привидений и духов

Фото экстрасенса Шепса с мамой произвело фурор

Авиалайнер сопровождали два истребителя и НЛО

Белый призрак гулял по саду

Воспоминания можно стереть

Гигантский ангар нашли на Марсе

Для защиты дольменов установят охранные зоны

Здорового питания не существует

Знать своё будущее хотят только 1% людей

Комиссия по борьбе с лженаукой опровергнет вред ГМО

Контакты с пришельцами в Сарове

Лекция по уфологии прошла в библиотеке Кировских островов

Мир рухнет и сгорит в течение нескольких месяцев

Мобильный телефон XIII века нашли в Австрии

Над озером Тургояк видели НЛО

НАСА анонсировало пресс-конференцию об экзопланетах

НЛО летал над Сызранью

Солнечная система имеет иноплатнетную жизнь

Теорема о невозможности клонирования

Треугольный НЛО пролетел над Луизианой

Тысячи жителей наблюдали за двумя НЛО над Кувейтом

Фиолетовые НЛО над Филадельфией

Белый кролик обнаружен на Марсе

Гены, которые сделают вас сверхчеловеком

Древние чудища из музеев

Зачем искусственный интеллект учат переписывать свой код

Кто придумал жену Иисуса

Луну могут признать планетой Солнечной системы

Мистическая пещера скелетов

Надо спасти Европу от земных организмов

НЛО на Луне сняли через телескоп

Пальцы рук расскажут о человеке все

Предсказания из 3906 года

Привидение в музее промышленности Иванова

Привидение на границе Монголии

Пробурились до Ада

Проект системы управления корабля для космотуризма

Светящийся шар двигался перед машиной

Следы бигфута обнаружены в штате Вашингтон

Спустя 10 лет на Земле произойдет глобальное похолодание

Талант человека можно определить по глазам

Чупакабру сняли в Якутии

Играть без регистрации в автоматы Вулкан

Древний город нашли на Марсе

Есть ли разумная жизнь во Вселенной

Заповедные места Якутии. Священная гора Киhилээх

Инопланетный корабль атакует чужака

Инопланетяне давно наблюдают за Землей

Инопланетяне перевозят грузы через нашу систему

Как продать душу дьяволу

Краба обнаружили на Марсе

Над Саратовом снова заметили НЛО

Нелицеприятные секреты НАСА

НЛО вместе с самолетом показывал фигуры высшего пилотажа

Новые факты об Огнях Финикса

Поиски могилы Чингисхана

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