_hellmaus_ (_hellmaus_) wrote,
_hellmaus_
_hellmaus_

Category:

РНК-переключатели

Физики, бывает, упрекают биологов за то, что их наука - "не точная" или вообще не наука. В том смысле, что в биологии очень мало больших теорий, дающих хорошие количественные предсказания новых явлений. Однако есть хорошие примеры, как новые явления в биологии были предсказаны "на кончике пера", как планета Нептун по отклонениям в движении Урана.

Так были открыты РНК-переключатели (riboswitches). Дело было в 1999 году в биоинформатической лаборатории Михаила Гельфанда (prahvessor). Аспиранты сидели за компьютерами, копались в геномах десятков видов бактерий и ломали головы над регуляцией генов синтеза витамина В2 у разных бактерий. Обычно гены синтеза витаминов выключаются, когда этот витамин имеется в клетке в изобилии. Выключает их специальный регуляторный белок, который связывается с витамином и с регуляторным участком в начале гена, закрывая доступ к гену считывающим ферментам - РНК-полимеразам.

Места посадки регуляторных белков в последовательности ДНК бактерий хорошо узнаются по палиндромной форме - они читаются в обе стороны одинаково. В случае генов синтеза витамина В2 никаких палиндромов у десятка разных бактерий не было. Однако вместо палиндромов в некодирующей начальной области этих генов был фрагмент примерно из 100 нуклеотидов, очень похожий у многих достаточно далеких друг от друга видов бактерий. Причем по его последовательности предсказывалось, что этот фрагмент в клетке будет сворачиваться в трехмерную структуру с пятью "шпильками" - двухспиральными участками внутри одной молекулы РНК. И те отличия последовательности между видами, которые все же были, не нарушали эту пространственную укладку. Причем вариантов укладки для всех видов предсказывалось два, примерно равновероятных. В одном из этих вариантов внутри шпильки скрывалась последовательность, необходимая для посадки рибосомы на эту РНК, что должно было блокировать синтез кодируемых ею белков.
RFN-1

К тому моменту уже были известны аптамеры - короткие искусственные молекулы РНК и ДНК, избирательно связывающие аминокислоты, нуклеотиды, витамины и другие малые молекулы. Миронов и Гельфанд выдвинули предположение, что пятишпилечная РНК-структура связывается с витамином В2 и, меняя форму, прекращает синтез белка на матрице этой РНК.

Что и блестяще подтвердилось в последующие годы: были обнаружены мутации, ломающие укладку этой РНК, и бактерии с такими мутациями производили избыток витамина В2 независимо от его наличия в среде. Прямые измерения в бесклеточных системах показали, что витамин В2 действительно связывается с такой РНК-структурой без помощи белков. С тех пор найдено еще два десятка типов РНК-переключателей, которые узнают аминокислоты, сахара, нуклеотиды, и участвуют в регуляции до 3-5% генов во многих бактериальных геномах. И скорее всего, РНК-переключатели были древнейшим регуляторным механизмом, работавшим в мире РНК до появления белков.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10529804 (полный текст статьи доступен через sci-hub.org)
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/14698618
http://www.svoboda.org/content/transcript/482599.html
Tags: наука
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 5 comments