У млекопитающих нашли новый тип регуляции генов

Биологи из Университета Калифорнии в Санта-Круз обнаружили новый метод регуляции генов у млекопитающих. Согласно их данным, работа некоторых генов, отвечающих за иммунный ответ и метаболизм костей, контролируется молекулами РНК, встроенными в последовательность регулируемых генов. До сих пор молекулярные биологи не сталкивались с таким механизмом. Работа исследователей опубликована в журнале Nature.

Рибозимы - это молекулы РНК, обладающие каталитическими свойствами. Благодаря своей химической структуре РНК способна образовывать различные пространственные конформации. В данной работе ученые изучали рибозим типа головки молотка (hammerhead ribozyme). До сих пор считалось, что этот рибозим "работает" только у вирусоподобных паразитов растений - вироидов. Однако, изучая ДНК нескольких млекопитающих, исследователи обнаружили, что они содержат последовательности, кодирующие рибозим типа головки молотка. Последовательность этого рибозима была разделена на две части, которые располагались довольно далеко друг от друга. Используя несколько баз данных о ДНК различных организмов, ученые выявили эти последовательности в геномах мыши, крысы, лошади, утконоса и еще нескольких млекопитающих.

В клетках живых существ последовательность ДНК "переводится" в последовательность РНК с помощью особого фермента - РНК-полимеразы. При этом образуется так называемая м-РНК (матричная РНК), на которой с помощью особых структур синтезируются белки. В случае м-РНК, содержащих последовательности рибозима типа головки молотка, все происходит несколько иначе. После синтеза молекулы м-РНК последовательности рибозима "объединяются", образуя функциональный рибозим, который разрезает себя на две части. При этом м-РНК инактивируется, то есть, синтез генов с нее прекращается. В клетках должен существовать механизм, прекращающий инактивацию м-РНК, содержащих рибозим типа головки молотка, однако исследователи пока не смогли обнаружить его.

Авторы работы предполагают, что такой тип регуляции генов с помощью рибозимов мог возникнуть у общих предков млекопитающих. Интересно, что анализ ДНК человека не выявил последовательности рибозима типа головки молотка, и контроль за активностью соответствующих генов осуществляется по другому механизму.

Исследование рибозимов является одним из самых "модных" направлений в молекулярной биологии. Они были открыты сравнительно недавно, так как долгое время считалось, что функции катализаторов химических реакций в биологических системах выполняют только белки. Впервые наличие у РНК каталитических свойств предположили Карл Везе, Фрэнсис Крик и Лесли Оргель в 1967 году. На эту мысль их натолкнула способность РНК образовывать сложные структуры. Первые экспериментальные доказательства существования рибозимов были получены в 1980 году Томасом Кетчем и Сидни Альтманом. В 1989 году за открытие каталитических свойств РНК они получили Нобелевскую премию.