Не гни папин ген

Белок выключает активность гена за счет изгиба ДНК (желтой) на 180 градусов. Фото Physorg

Еще относительно недавно, на рубеже 1960-х, гены представляли в виде бусин, нанизанных на нитку. Потом выяснили, что они находятся под управлением «оперона» (так французы назвали молекулярный регулятор, за распознавание функции которого у кишечной палочки была дана Нобелевская премия). Оказалось, однако, что и внутри самого гена есть участки, последовательности аминокислот в белках не кодирующие, но тем не менее важные для его работы (интроны). Оперон в генах высших организмов переименовали в промотер, поскольку он запускает «моторику» работы гена. А затем еще открыли энхансеры (от англ. enhance), также подстегивающие генную активность. На этом «разбор» гена вроде бы закончился.

Но вот после прочтения первого генома человека ученые вдруг заговорили об эпигенетике – включении-выключении целых блоков генов уже после синтеза их ДНК. То есть об изменении работы генов без изменения геномных «текстов». Затем по-новому взглянули на малые молекулы РНК, которые считались молекулярным «мусором», но оказалось, что они могут выключать гены, а также включать их, например, раковые.

Между тем организация активности генов давно и хорошо «продумана»… молекулярными паразитами – вирусами, например. Их ДНК закреплена внутри головки в определенных точках с помощью особых аминокислот. Это необходимо для того, чтобы нуклеиновая кислота не спутывалась и равномерно проходила по внутреннему каналу вирусного «портала» в заражаемую клетку. Попадая в клетку, вирусный геном включает нужные ему для воспроизводства гены.

Этот процесс проиллюстрировали на культуре гепатоцитов (клеток печени) сотрудники Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке. Отчет об этой работе публикует журнал Nature. Интерес ученых к вирусу гепатита С связан с тем, что вирусная инфекция может приводить к раку печени. А тот, в свою очередь, может метастазировать, в частности, в грудную железу или кишечник.

Двойной мышечный слой тонкого кишечника имеет собственную автономную иннервацию. Сотрудники университетов Вашингтона в Сент-Луисе и штата Вирджиния в Ричмонде с их коллегами из университета Мак-Мастера в г. Гамильтон (Канада) показали, что в развитии нервной системы тонкого кишечника большую роль играют печеночный ростовой фактор и белок МЕТ, названный так за активность его мутантной формы в метастазах. Отростки блуждающего нерва помимо перистальтики – волн сокращения кишечника – отвечают также и за размножение эпителиальных клеток слизистой оболочки при разного рода повреждениях. (Напомним, что раки – это и опухоли эпителиальных клеток).

Все знают двустворчатых моллюсков, устриц например. Оказалось, что моллюски форму своей раковины «позаимствовали» у бактериального регулятора генной активности, вариант которого есть и в клетках млекопитающих. Исследователи университета Дж. Гопкинса в Балтиморе, работа которых опубликована в журнале Cell, рассмотрели строение регуляторного комплекса в виде двух створок. Авторы сравнивают его с двумя подковами, каждая из которых образована пятью белковыми субъединицами. Преимущество этого вида регуляции заключается в том, что ДНК просто «сгибается» на 180 градусов, что и приводит к выключению гена безо всякого химического воздействия.

Зеленая ДНК, прикрепленная к внутренней поверхности ядерной оболочки мышиной клетки. Фото Physorg

Нечто похожее, но в более сложном виде имеет место в ядрах наших клеток. Через двойную клеточную мембрану с относительно большими порами в цитоплазму к местам синтеза белков выходят молекулы информационной РНК. А в ядро клетки доставляются регуляторные белки, включающие гены.

В последние годы ученые узнали, что под внутренней мембраной ядра имеется белковая «ламина», составленная из десятков протеинов, среди которых ламин (сравни: ламинат, ламинирование), а также белки онкогенов или взаимодействующие с трансформирующим фактором роста. Мутации в генах этих белков приводят к мышечной дистрофии, а также к различным опухолям.

В том же университете Дж. Гопкинса Карен Редди сумела показать «устремление» светящейся ярким зеленым светом ДНК в ядре мышиной клетки к внутренней поверхности ядерной оболочки, что необходимо для включения и выключения активности генов. В журнале Cell Biology описан механизм прикрепления ДНК к белкам ядерной ламины. Он оказался очень похож на таковой у ДНК, крепящейся внутренней поверхностью вирусной головки, о чем говорилось выше. Белок-«прищепку» исследовательница назвала YY, то есть инь-ян (Ying-Yang). Перенос инь-ян в другие хромосомы тут же привел их в движение по направлению к ламине ядра. Остается ждать новых открытий в области регуляции активности генома.