Виявлена головна причина появи складної життя

Опубликованно 22.02.2019 13:45

Вчені Иллинойсского університету і Каліфорнійського університету (США) виявили механізм, який міг зіграти вирішальну роль у виникненні складної багатоклітинною життя у бактерій. На думку дослідників, некодирующие генетичні елементи, спочатку існуючі у мікроорганізмів, сприяли збільшенню розмірів геному і специфічної організації ДНК у еукаріот. Про це повідомляється в прес-релізі на EurekAlert!.

Відомо, що майже половина всієї ДНК людини складається з ретротранспозонів — генетичних елементів (іноді званих генетичними паразитами), здатних до переміщення і розмноження в межах геному. У бактерій вони практично відсутні. При цьому спроба вчених перенести ретротранспозон людини в клітку бактерій призвела до загибелі останніх. Це було викликано тим, що мобільні генетичні елементи вбудовувалися в гени, життєво необхідні для бактерій.

Еукаріоти мають декількома механізмами ремонту ДНК, пошкодженої ретротранспозоном. Одним з таких механізмів є негомологичное з'єднання кінців (NHEJ), при якому кінці розрізаною ДНК зшиваються безпосередньо. При цьому можлива втрата цілих фрагментів ДНК. Однак перенесення подібного механізму в клітини бактерій не тільки не допомагав відновити пошкоджені гени, але і прискорював руйнування геному. Це вказує на те, що в эукариотах існують специфічні механізми регуляції генома.

Одним з таких механізмів є сплайсосома — структура, що складається з молекул РНК і білків, яка виконує видалення некодирующих ділянок (інтронів) з попередників зрілої матричної РНК. Интроны характерні для генів еукаріотів, і в геномі людини їх налічується більше 300 тисяч. Вважається, що еволюційним попередником сплайсосомы були интроны 2-ї групи — мобільні генетичні елементи, наявні у бактерій і здатні каталізувати свій власний синтез. Интроны за своїми властивостями дуже нагадують бактеріальний аналог ретротранспозонів.

На думку вчених, интроны 2-ї групи якимось чином потрапили в клітини ранніх еукаріотів, а їх взаємодія з NHEJ призвело до появи сплайсосомы. У деяких випадках сплайсосома здатна здійснювати альтернативний сплайсинг, тобто з матричної РНК деякі интроны не вирізаються або, навпаки, вирізаються экзоны (кодують ділянки генів). Таким чином, гени стали здатні кодувати кілька білкових продуктів, що сприяло ускладненню живих організмів.

Крім того, біологи вважають, що взаємодія ретротранспозонів з NHEJ також сприяло появі хромосом — тривимірних структур, які «упаковується» генетичний матеріал клітини, що впливає на активність багатьох генів.

Категория: Разное