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)
Последние аномальные новости

Аномальные зоны Новороссийска

Астронавт пытается спрятать четыре НЛО

Военные биотехнологи говорят, что 2017 год вынесет нам мозг

Древнюю статую нашли на Марсе

Египетский саркофаг нашли на Марсе

Жидкая вода все-таки присутствует на Марсе

За полётом Falcon 9 наблюдали инопланетяне

Иероглифы на одном из камней Марса

Исследования световых и звуковых явлений вокруг дольменов

Клингонский корабль сняли у Солнца

Невероятные природные явления

Неразгаданные тайны

НЛО в древних произведениях искусства

НЛО пролетел над просторами штата Айдахо

НЛО пролетел около пассажирского самолета

Овальный НЛО пролетел над лесом в Польше

Охотник преследовал снежного человека более 10 км

Радиотелескоп инопланетян найден на Луне

Скоро пройдет бал-конференция в честь гуманоида Алешеньки

Ярко-зеленый сверкающий НЛО над Ла-Маншем

Атлантида. Марсианский след

Девочка прочитала тысячу книг за четыре года

Дом и припаркованный звездолет нашли на Марсе

Европарламент узаконит отношения людей и роботов

Загадочные подземные тоннели в омском селе

Звезда, которая сотрет человечество с лица Земли

Зомби-апокалипсис. Зачем ученым живые мертвецы

Историк высказался против строительства тоннеля под Стоунхенджем

Как будет выглядеть Земля через 250 миллионов лет

Как гадать в Святки. Советы от звезд сцены и кино

Какие необъяснимые явления можно увидеть в природе

Легендарный призрак певицы Евы Грей

Метеобюро поймано на сокрытии правды о химиотрассах

Мистическое Копье Судьбы

Можем ли мы марсифицироваться

Морской дракон впервые снят на видео

На Земле существуют порталы в параллельные миры

Наступил один из самых волшебных периодов года Святки

Необычные дырявые облака

Неразгаданные тайны Эрмитажа

НЛО вновь видели в Омске

Новый метод клонирования может привести к массовому производству эмбрионов

Нострадамус был довольно точен с предсказаниями

Огромный белый НЛО пролетел около МКС

Поиски инопланетной жизни станут в тысячи раз эффективнее

Потребление перца чили продлевает жизнь

Псевдо-экстрасенсы обманули пенсионерку

Самые интригующие и невероятные предсказания Нострадамуса

Сбербанк уволит 3000 сотрудников из-за робота-юриста

У ближайшей переменной звезды обнаружена экзопланета

Бункеры на случай Конца света

Вольф Мессинг предсказал судьбу России

Громкий прогноз экстрасенса Зираддина Рзаева

Два цилиндрических НЛО над Флоридой

За астронавтами МКС наблюдали инопланетянеяне

Инструкция по святочным гаданиям

Итальянский прорицатель предсказал Апокалипсис в 2017 году

Каким будет ваш дом через 10 лет

Крионы. Чудовища Антарктиды

Плазменные НЛО летают стаями

Полупрозрачный зеленый НЛО над Флоридой

Появилась интерактивная карта НЛО

Призрак на площади Тринити-Скуэр

Пульсирующий НЛО в небе Норвегии

Пятница 13. Приметы и трагедии

Самые древние наскальные рисунки

Столбы света появились в небе над Канадой

Странные секретные лаборатории

США выводят в космос ядерное оружие

Фото снежного человека сделано в Ирландии

Блудные овраги Подмосковья

Бывает ли карма мгновенной

Древнюю инфекцию нашли в легендарной Трое

Землей правили восемь бессмертных королей

Люди сделаны из звёздной пыли

Мальчик с двумя головами родился в Мексике

Мегаструктура инопланетян у звезды KIC 8462852

Мимо Земли пролетит таинственный объект

Нашли новые гробницы времен Нефертити

НЛО тащил железнодорожный состав 22 км

Облако в виде сноуборда увидели в Шерегеше

Планета Х сформировалась в другой звездной системе

Полтергейст управлял куклой

Предложили отменить фундаментальные законы физики

Призрак на ночном кладбище

Самые страшные привидения

Слабость искусственного интеллекта

Странное отверстие в центре Северного полюса

Странные радиосигналы из космоса

Сферический НЛО пролетел над Саленто

Теории о происхождении жизни

Три ярко-фиолетовых НЛО над Англией

Чаша Грааля из Хакасии

Человек-дерево смог обнять дочь

Что надо знать колонизаторам Марса

Большой позвоночник нашли на Луне

Гадалка с помощью спаржи предсказывает будущее

Гадание по ДНК. В геноме записаны предпочтения в выборе партнера

Гуру йоги поделилась секретом физической формы

Две кометы приближаются к Земле

Загадочное Лох-несское чудовище

Загадочные аномалии звезды Табби

Звезда Глизе 710 уничтожит все живое на Земле

Иглообразный НЛО скрывается у восточного побережья США

Искусственный интеллект выяснил, когда футбол стал важнее политики

Мистическая Тьма

Мифический дракон

На поверхности Марса нет жидкой воды

Над Квебеком летал проектор инопланетян

О кодексах майя, царских монументах и майяских календарях

Пилоты пассажирского самолета общались с НЛО

Потерянный элемент ядра Земли

Разработали новый материал для боевых машин-невидимок

Роботы лишат японцев рабочих мест

Сказочный единорог

Смерть с небес

Странное существо попало в кадр фотографа

Существует больше 100 определений жизни

Таинственная трехногая девушка

Таинственный снежный человек

Тайна атмосферы Плутона

Темный треугольник в небе Луисвилла

Трансгендер стал первым беременным мужчиной

Ужасный кракен

Шаман Бурятии предрёк Европе катастрофу

Гигантский город нашли в Антарктиде

Гугл тайно выпустил на волю искусственный интеллект

Житель Австралии заметил два НЛО

Житель Сахалина увидел НЛО

Житель Смоленска снял НЛО

Загадочный океан Плутона

Загадочный шар нашли на Марсе

Знают ли ученые, когда родился Иисус

Зомби-кислота появилась у западных берегов США

Инопланетяне запускают корабли на световых парусах

Как выглядят настоящие дома с привидениями

Ледяной круг на реке в штате Вашингтон

Луна родилась из-за столкновений Земли с десятками планет

Миф о вреде сидячего образа жизни

Может ли планета быть живой

Над Архангельской областью сгорел метеорит

Неразгаданные тайны Земли

Обитаема ли экзопланета у Проксима Центавра

Обнаружили черную дыру, нарушающую законы физики

Одно из явлений Девы Марии

Открыто уже больше 10000 экзопланет

Первая экзопланета была открыта 25 лет

Предсказания и пророчества

Предсказания на 2016 год. Что сбылось

Предсказания прорицателей и экстрасенсов

Пророчества Нострадамуса

Следы снежного человека обнаружили в Крыму

Телескоп VLT будет искать планеты в системе Альфы Центавра

Человек начинает стареть в 39 лет

Экзопланету обнаружили по ее тени

Ближайшая обитаемая экзопланета

Где все инопланетяне

Древнее городище нашли в Кахети

Желтый шарообразный НЛО летал над Нью-Джерси

Зловещие места Якутии

Искусственный интеллект против аварий на дорогах

Итоги исследований кругов на полях в 2016 году

Ледяные башни обнаружены на Плутоне

Мозг и череп вырос в яичнике женщины

Нашли врата в параллельный мир

Новые технологии помогут найти инопланетян

Предсказания Нострадамуса на 2017 год

Представление об экзопланетах начало меняться

Пять мест Земли, где реален мир Гарри Поттера

Святочные рассказы

Странная способность горячей воды замерзать быстрее, чем холодная

Таинственная химера Милувка

Тайная база НЛО расположена под Антарктидой

У красивых людей лучше здоровье

Черная дыра извергает останки звезд

В России начались Святки

Гигантскую лестницу нашли в Антарктиде

Земляне смогут увидеть вспышку сверхновой

Люди с библейскими именами отличаются долголетием

Млечный Путь содержит в себе элементы жизни

НАСА создает межзвездную дорожную карту

Необычную структуру обнаружили на Луне

НЛО в ночном небе Парижа

НЛО начали вторжение на остров Уайт

НЛО прятался в дискообразном облаке

Обнаружены экзокометы, падающие на свою звезду

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