О мусоре в ДНК

Большая часть ДНК многих живых существ, в том числе и человека приходится на разнообразный генетический мусор: простые повторы нуклеотидов, фрагменты обезвреженных вирусных геномов, гены, переставшие функционировать миллионы лет назад, или обрывки генов, не выполняющие никакой функции. Некоторые последовательности нуклеотидов могут внезапно менять расположение в геноме или плодить многочисленные копии — это так называемые прыгающие гены, мобильные элементы (транспозоны).

Мобильные элементы в ДНК открыла американская исследовательница Барбара Мак-Клинток в конце 1940-х годов. Как выяснилось после полной расшифровки генома человека в 2000 году, половина его занята этими блуждающими образованиями.

Мобильные элементы в ДНК человека

© Иллюстрация РИА Новости . Алина Полянина

Мобильные элементы — это по-разному организованные небольшие последовательности нуклеотидов размером от семидесяти до десяти тысяч нуклеотидных пар, что, вообще говоря, сравнимо с некоторыми короткими рабочими генами. Как и вирусы, они не могут функционировать самостоятельно, вне клетки хозяина. Однако устроены мобильные элементы проще, чем вирусы, и в отличие от них не способны самостоятельно покинуть клетку организма.

Запертые в геноме, транспозоны перемещаются по ДНК, создают и встраивают в нее свои копии.

Некоторые мобильные элементы вырезают сами себя из ДНК с помощью фермента транспозазы и вставляют в другое место — довольно случайным образом. Их называют ДНК-транспозонами. В геноме бактерий они выполняют важную функцию обмена генетической информацией между разными видами. Так, например, переносятся гены устойчивости к антибиотикам. У человека ДНК-транспозоны неактивны.

Другой класс генетических паразитов — ретротранспозоны, названные так из-за особого механизма размножения. С элемента снимается копия в виде РНК и затем копируется в ДНК с помощью фермента обратной транскриптазы.

Ретротранспозоны могут выполнять как полезные функции, так и портить ДНК хозяина.

Например, эндогенные ретровирусы (HERV) особо активны у больных ревматоидным артритом, множественными склерозами, амиотрофическим латеральным склерозом и определенными видами рака желудочно-кишечного тракта. Влияние этих прыгающих генов на нервные патологии, такие как шизофрения, доказана но противников этого факта много. Ретротранспозоны связаны с мутациями, вызывающими гемофилию А — несвертываемость крови, миодистрофию Дюшенна, бета-талассемию (недостаток гемоглобина). Мышечная дистрофия типа Фукуяма, распространенная среди японцев, тоже связана со вставкой копии ретротранспозонов. В целом мобильные элементы имеют отношение примерно к сотне генетических заболеваний.

Ретротранспозоны помогают отследить эволюцию вида. Ведь однажды встроенная в ДНК копия никуда из этого места генома не перемещается. И если мы ее видим у двух видов, но не видим у третьего, то первые два вида, скорее всего, ближе друг к другу.

Но в ДНК, есть механизмы избавления от активных транспозонов. В частности, для этого используется особый тип коротких РНК — пивоРНК, помогающие специальному белку распознать опасность и убить активность транспозона.

Другой механизм иммунной защиты можно назвать «каталогом врагов». Если паразитическая ДНК мобилизуется, короткая РНК делает с нее копию, сравнивает с каталогом и, обнаружив совпадение, разрезает опасный элемент с помощью ферментов.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Solve : *
18 + 24 =