Russkaya Planeta обяснява защо само 1% от генома се използва за синтез на протеини - Russkaya
Дешифрирането на структурата на ДНК от Франсис Крик и Джеймс Уотсън през 1953 г. откри ерата на активно изследване на генома. Учените бързо откриха, че в допълнение към активните гени, въз основа на които клетката синтезира протеини, ДНК съдържа огромен брой региони, чиито функции не са ясни. И колкото по-сложен е организмът, толкова повече такива зони. Възниква логичен въпрос: защо са необходими и пречат ли на нормалното функциониране на генома?
Изследователите предполагат, че в процеса на еволюция клетките натрупват участъци от гени, които са загубили активност поради мутации, като боклука се натрупва в къща. Сусуму Оно през 1972 г. въвежда термина боклук ДНК за геномна ДНК, чиято функция е неизвестна. Много елементи на местата за боклук приличат на гени, но те не са способни на експресия (синтез на протеини в матрицата им). За тях през 1977 г. беше предложен терминът псевдогени или тихи гени.
Проект за човешки геном
Минимален геном
Ако неактивните гени са просто боклук, защо човек да не извърши това „пролетно почистване“, оставяйки само най-необходимото в генома? Като начало, в прости организми - бактерии. Това ще освободи огромни ресурси на клетката и вместо „боклук“, можете да интегрирате много копия на желания ген в генома и да получите суперпроизводители на аминокиселини и други вещества за националната икономика.
Идеята за минимален геном предлагани Американски учени от руски произход Евгений Коонин и Аркадий Мушегиан. Тази идея вълнува учените от почти 20 години. Правени са много опити за създаване на минимален геном и повечето са напълно неуспешни: дори такъв прост организъм като бактерия губи жизнеспособността си с минимален набор от гени.
Има много открития в областта на минималния геном. Американският биохимик и генетик Крейг Вентър успешно синтезира напълно изкуствени геноми, но е очевидно, че те не могат да се конкурират с „дивите“ организми.
Подреждаме боклука
Какво има в 99% от генома на боклука? Оказва се, че той далеч не е толкова безсмислен, колкото изглежда, иначе еволюцията отдавна би го отървала.
Повторения
В животинските клетки е широко разпространен процесът на удвояване на отделни гени и региони между тях. Съществуват различни механизми на дублиране, но в крайна сметка геномът се попълва с копия на оригиналния ген. Такива дублирания могат да бъдат десетки, например генът MGC8902 (важен за правилното функциониране на мозъчната кора) е представен в човешкия геном в 49 копия. Понякога такова копие работи паралелно с оригинала: това е един от начините за ускоряване на синтеза на протеини. Често копието губи активност при вмъкване, превръща се в псевдоген и в него се натрупват мутации. Има случаи, когато в резултат на замествания или мутации копието се активира отново и придобива нови функции.
Регулаторни области
Винаги е изумявал изследователите колко малки са разликите в ДНК между хората и другите животни. Както знаете, ние се различаваме от шимпанзетата с 1%, а с мишките - с 5% от генома. Проучванията показват, че еволюцията на животните протича не толкова чрез промяна на гените, колкото чрез регулиране на тяхната активност. Тези области на регулация обикновено се намират върху ДНК преди появата на регулираните гени. Свързвайки се с такъв регион, специален регулаторен протеин активира или потиска работата на гена. Но ето какво е интересно: работата на гена, кодиращ този регулаторен протеин, се контролира от друг протеин, а от своя страна регулаторният протеин от третото ниво - заедно те образуват мрежи за генна регулация. Тази област на връзката на математиката и молекулярната биология е все още в самото начало на изследването.