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

Аномальное ускорение станции New Horizons

В древности инопланетяне основали колонию на Земле

Впечатляющие находки на Марсе

Галактическая империя и цивилизация гномов

Гейзер на поверхности Луны

Древнее цунами на Марсе

Каменные глыбы перекатываются по комете Чурюмова

Лучший шанс найти другую жизнь на Европе

Люди как боги

Мистические отели России

Наш мир и темный сектор связаны порталами

НЛО во время грозы над Техасом

НЛО разделился на две части над Северной Каролиной

Подземные туннели обнаружены на Луне

Пришельцы устроили гонки над Мичиганом

Рассвет, похожий на НЛО, над Полтавой

Сверхспособности пьяных людей

Тилацина заметили в Австралии

Удивительный мир Урана

Юпитер вращается не вокруг Солнца

Бигфут напугал водителя

Волшебные творения времени деревья-самоцветы

Дефицита тёмной материи не было

Дом Эльзы в вошел в топ зловещих особняков России

Загадочные джеты на Энцеладе

Инопланетяне существуют и настроены дружелюбно

Краудсорсинговый проект Backyard Worlds Planet 9

Можно ли двигаться быстрее скорости света

Мозг способен функционировать после смерти

Нашли связь между религиозностью и страхом смерти

Нереализованные проекты СССР по управлению климатом

НЛО наведался на ранчо в Оклахоме

Облакообразный НЛО был снят над Англией

Обряд изгнания дьявола напугал школьников

Открыли управляемый ИИ продуктовый магазин

Очередную базу инопланетян нашли на Луне

Почему корабли-призраки не существуют

Призрак - застрявший между небом и землей

Природный мауссанит - миф или реальность

Ритуалы избавления от призрака

Родинки расскажут о характере человека

Рука Бога над Аризоной

Самые известные привидения Украины

Семь исторических названий России

Сколько версий о конце света вы слышали

Уникальные случаи телепортаций

Успешно испытали препарат от старости

Фантастические твари с Марса

Человечество перестанет существовать через столетие

Экскаватор инопланетян нашли на Луне

Громадный НЛО вылетел из Мексиканского залива

Есть ли жизнь подо льдом спутника Юпитера

Женщина родила Нефилима

Житель Индии стал самым молодым отцом

Загадочные существа и объекты на снимках Google

Изгнание бесов - миф или реальность

Круги на полях являются зашифрованными посланиями землянам

Кто унаследовал тайные знания

Кулон для заклинателя ветров

Лекарства от старости помогут людям жить вечно

Мегалиты - постройки древних цивилизаций

Найден способ массового производства крови

Нашли способ обеспечения водой инопланетных поселений

НЛО в небе Барнаула

НЛО пролетел над Эверестом

Новые открытия сделали археологи в Египте

Облака Судного дня существуют

Первая встреча людей с пришельцами

Полтергейст приходил на сьемки клипа

Призрак молодой девушки бродит на юге Волгограда

Призрака заметили на авианосце

Роботы заберут миллионы рабочих мест

С гномами и кобольдами против алхимии

Секс продлевает жизнь

Странное двухголовое существо нашли в Аргентине

Тайные знаки Торгайских геоглифов

У женщины в животе выросли грибы

Уникальная звезда Пшибыльского

Ученые сомневаются в наличии на Марсе соленой воды

Человек может путешествовать во времени

Во время съемок с воздуха камера запечатлела НЛО

Доказали существование параллельных Вселенных

Доказательство того, что Вселенная - голограмма

Женщина два часа наблюдала за НЛО-трансформером

Женщина-лунатик ночью бродила по супермаркету

Загадка индийца, заключенного в 6-месячном теле

Загадочные пятна Цереры сделали Юпитер и Сатурн

Захватывающая история об оборотне

Зелёный болид замечен над Иркутском

Иконы, изображающие Ад

Искусственный интеллект будет править тексты в Word

Кастинг Битвы экстрасенсов прошёл в Барнауле

Кастинг Битвы экстрасенсов прошёл в Иркутске

Курица снесла яйцо с бриллиантом внутри

Лёгкие производят кровь

Марсиане навредят экологии космоса

Мужчина поделился фото и видео призраков

НЛО на иконах

Обнаружили черную дыру, выброшенную из своей галактики

Откуда взялись адописные иконы

Плутон устроен еще сложнее

Призрак пилота на заброшенной базе ВВС

Призрак поселился в детском саду Динской

Тайна изменения ДНК в космосе

Тайна мистической общаги и призрака на улице Шуйского

Тайны неизвестных галактик

Тунгусские шаманы

Удалось приоткрыть завесу тайны черных дыр

Уфологи исследуют Аракульский Шихан

Ярко-голубой НЛО у вулкана Чимборасо

Аномалии магнитного поля Земли показали на карте

Встреча с пришельцами и знаки в небе

Гробница Иисуса Христа может быть разрушена

Давно вымершие виды ставят в очередь на воскрешение

Демона сняли английском пабе

Загадочные марсианские гравитационные облака

Интригующие темные полосы на Марсе

ИТ-миллионеры состоят в тайном сговоре с инопланетянами

Капустин Яр - секретная база, где прячут сбитые НЛО

Мегалиты России. Наследие древней цивилизации

МКС зафиксировала странный объект

Мы живем в компьютерной симуляции

Мы пришли с далёких звёзд

Нашли способ спрогнозировать собственную смерть

НЛО в аномальной зоне Уркан

НЛО в небе над Салехардом

НЛО на северо-востоке Англии

Обнаружили телепортирующуюся школьницу

Падение человека на нейтронную звезду

Перспективы секс-роботов

Почему мы видим привидений

Предложено объяснение аномального бесплодия женщин

Привидение появилось в ресторане Владивостока

Сообщество разумных деревьев

Странные параллельные линии в российских снегах

Трамп выделил деньги для полёта на Марс

Ужасающее путешествие по дороге смерти

Чудеса Адыгеи

Юбилей открытия Тургайских геоглифов

Юпитер лишил Ганимед поверхностных жидких океанов

Чтобы играть в слоты и получать наслаждение от игры

Играть на GaminatorsLots

Астрология. История и интересные факты

Блуждающая экзопланета вызывает всё больше вопросов

Будут ли люди паниковать при Конце света

Вулканы на Марсе и динозавры на Земле существовали в одно время

Древние наскальные рисунки обнаружили в Китае

Житель Англии на снимке 17-летней давности обнаружил НЛО

Загадочные диски дропа

Загадочные рисунки Наска

Загадочный Гозекский круг

Земля с Марсом столкнутся

Идеально круглая сфера найдена на Марсе

Как уберечь людей от веры в астрологию и хиромантию

Компьютер научили читать по губам

Космические войны становятся реальностью

Марс находился в зоне обитаемости сотни миллионов лет

Метеорит с внеземными иероглифами

Мистические пирамиды Йонагуни

Молчаливые привидения

Обряд оживления покойника в магии вуду

Откуда появляются призраки

Почему люди интересуются сверхъестественным

Растения умеют отличать друзей от врагов

Спутник инопланетян уничтожили

Таинственная Долина безголовых

Таинственное озеро Лох-Несс

У Марса была одна загадочная луна

Удивительная горячая экзопланета KELT-16b

Уштогайский квадрат ориентирован на Стоунхендж

Феномен молний Кататумбо

Ясновидящая рассказала о ситуациях из личной жизни

В Солнечной системе скоро будет 110 планет

Врата Ада в Туркменистане

Готов ли человек жить вечно

Дискообразный НЛО пролетел над Форт Уорт

Долина смерти на Камчатке

Загадочный замок Гогенцоллерн

Испытали огромного человекоподобного робота

Кастинг Битвы экстрасенсов прошёл в Омске

Кастинг Битвы экстрасенсов прошёл в Челябинске

Круги на поле появились у городка Кармен-д-Ареко

Люди достигнут бессмертия к 2045 году

Мертвый инсектоид найден на Марсе

Нашли экзопланету, противоречащую законам физики

НЛО в Пензенской области. Инцидент в Малиновке

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