Четверг, 19.10.2017, 19:11
Приветствую Вас, Гость
Главная » 2014 » Январь » 13 » Открыт новый механизм регуляции работы генов у микробов
10:42
Открыт новый механизм регуляции работы генов у микробов

Южноамериканские биологи расшифровали механизм, с помощью которого пищеварительная палочка E. coli приостанавливает работу собственных генов при недочете ресурсов и опять включает их, когда условия улучшаются. Главную роль в этом механизме играет особенная молекула РНК (6S-РНК), один из фрагментов которой по собственной структуре похож на промотор - участок гена, к которому должен прикрепляться фермент РНК-полимераза, осуществляющий транскрипцию («прочтение») генетической инфы. 6S-РНК прикрепляется к активному центру фермента и не дает ему присоединиться к «настоящему» промотору. Чтоб освободиться, РНК-полимераза должна начать синтезировать копию 6S-РНК, а это может быть только при излишке ресурсов. Данная регуляторная система, основанная на конкуренции меж ДНК и РНК за контроль над ферментом РНК-полимеразой, может быть, является одним из отголосков эры РНК-мира. В последние годы одним из самых стремительно развивающихся направлений в молекулярной биологии стало исследование различных малеханьких молекул РНК, которые, как выяснилось, играют в жизни клеточки гигантскую роль. В итоге этих исследовательских работ представления о молекулярных основах жизни очень поменялись. Еще лет 10 вспять числилось, что в базе жизнедеятельности клеточки лежат белки и ДНК, а РНК играет второстепенную роль посредника в процессе реализации записанной в ДНК наследной инфы. Сейчас стало ясно, что молекулы РНК являются активными участниками огромного количества актуально принципиальных процессов. Повсевременно открываются новые многофункциональные молекулы РНК и новые «роли», выполняемые этими молекулами в клеточке. Эти открытия в целом прекрасно согласуются с теорией РНК-мира. Вправду, если древние живы организмы умели обходиться вообщем без белков и ДНК и все функции в их производились молекулами РНК, то можно ждать, что и в современных организмах эти функциональные молекулы не остались без работы. В последнем номере журнальчика Science размещена статья американских биологов, в какой описан новый очень любознательный механизм регуляции работы генов с помощью РНК, встречающийся у микробов. В этом механизме, на наш взор, достаточно ясно угадывается «след РНК-мира». Главный участник новооткрытой регуляторной системы - особенная молекула РНК (6S-РНК). Эта молекула присоединяется к ферменту РНК-полимеразе, отвечающему за считывание генетической инфы, и не дает ферменту нормально работать. В итоге клеточка перестает «считывать» собственные гены и синтезировать белки. Это происходит при недочете ресурсов, когда бактерии прибыльно остановить жизнедеятельность и подождать «лучших времен». Понятно достаточно много регуляторных РНК, способных связываться с белками и оказывать влияние на их функции, так что сама по для себя такая регуляция не новость. По-настоящему увлекательным и новым будет то, каким образом 6S-РНК соединяется с РНК-полимеразой, и в особенности то, как она от нее позже открепляется. Сначала исследователи реконструировали пространственную структуру молекулы 6S-РНК. Зная последовательность нуклеотидов в молекуле РНК, можно достаточно точно предсказать ее трехмерную конфигурацию: какие участки «слипнутся» в двойную спираль, какие останутся одноцепочечными, где образуются петли и т. д. А - структура 6S-РНК пищеварительной палочки. B - промотор (участок ДНК, к которому прикрепляется РНК-полимераза). из цитируемой статьи в Science Оказалось, что большая часть молекулы образует двойную спираль (см. , А). В центре молекулы имеется «расплетенный» участок, схожий по собственной структуре на промотор (B) - участок ДНК, к которому должна прикрепляться РНК-полимераза и с которого начинается транскрипция. Ученым удалось экспериментально показать, что РНК-полимераза вправду воспринимает этот псевдопромотор, расположенный на 6S-РНК, за «настоящий», и прикрепляется к нему своим активным центром. В итоге активный центр фермента оказывается «забит», и фермент выводится из строя - правда, не навечно. Чтоб освободиться от «застрявшей» в его активном центре молекулы 6S-РНК, фермент РНК-полимераза, как выяснилось, должен совершить необычное действие. Он должен начать синтезировать на матрице 6S-РНК ее копию, другими словами вести себя как РНК-зависимая РНК-полимераза - древний из ферментов, отвечавший за размножение организмов в РНК-мире (см. Найден самый старый из ферментов, «Элементы», 11.12.2006). Это происходит, когда в окружающей среде становится довольно ресурсов и в клеточке растет концентрация активированных нуклеотидов (нуклеотид-трифосфатов) - тех кирпичиков, из которых собираются молекулы РНК и ДНК. РНК-полимераза начинает производить «транскрипцию» молекулы 6S-РНК с того самого нуклеотида, с которого должна была бы начаться транскрипция, будь на месте 6S-РНК с ее псевдопромотором молекула ДНК с реальным промотором (на рисунке этот нуклеотид U отмечен Г-образной стрелкой). Этот странноватый архаичный процесс длится недолго. Когда синтезированный кусок РНК добивается длины 20 нуклеотидов (на рисунке копируемый участок РНК обведен рамочкой), этот кусок вступает во взаимодействие с своей матрицей, другими словами с молекулой 6S-РНК, и «отрывает» ее от РНК-полимеразы. Освобожденная РНК-полимераза сейчас может приступить к собственной основной работе - чтению генов, другими словами синтезу РНК на матрице ДНК. Эту необыкновенную систему регуляции работы генов можно было бы интерпретировать просто как некоторую «причуду матушки-природы» (сами создатели, нужно сказать, вообщем воздерживаются от каких-то эволюционных интерпретаций собственного открытия), если б не размещенная фактически сразу в журнальчике PLoS Biology статья, о которой только-только поведали «Элементы». В этой статье показано, что ферменты транскрипции (ДНК-зависимые РНК-полимеразы) современных организмов происходят от РНК-зависимых РНК-полимераз, появившихся, возможно, еще в эру РНК-мира. Выходит, что РНК-полимераза пищеварительной палочки, синтезируя маленькую молекулу РНК на РНК-матрице, вроде бы «вспоминает» свое дальнее прошедшее. Этот процесс полностью может быть не новообразованием, а наследием эры РНК-мира. А вся эта новооткрытая регуляторная система может быть отголоском того периода эволюции жизни, когда организмы, построенные на базе РНК и первых малочисленных белков, уже начали обзаводиться молекулами ДНК в качестве более надежных хранителей наследной инфы. В этот период меж «РНК-генами» и «ДНК-генами» могла существовать конкурентность за фермент РНК-полимеразу. Процессы и связи, развившиеся в итоге этой конкуренции, могли потом лечь в базу разных систем регуляции работы генов. С этой точки зрения выявленное в последние годы очень активное роль малеханьких молекул РНК в регуляции работы генов смотрится полностью закономерным и ожидаемым.


ремонт варочных панелей
Просмотров: 204 | Добавил: admin | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *: