Слушать новости

Мухи обеспечили себя внуками

Наследуемые от матери piРНК обеспечивают фертильность потомства

Ученые обнаружили новый механизм передачи наследственной информации, не затрагивающий основной геном. Получаемые от матери короткие цепочки piРНК необходимы дрозофилам для «блокирования» стерильности, закодированной в геноме и передающейся как от отцов, так и от матерей.

Только представьте, чуть больше ста лет назад, а это срок, сравнимый с продолжительностью жизни, даже именитые ученые, не говоря о простых обывателях, ничего не знали о принципах передачи наследственности. В начале прошлого века частично стали понятны и законы изменчивости. И всего лишь пятьдесят лет назад вместе с описанием структуры ДНК Уотсоном и Криком научная общественность окончательно удостоверилась в том, что основная информация передается от поколения к поколению именно в виде нуклеиновых кислот, а не более «разнообразных» химически белков.

Эпигенетика
наука об эпигенетическом наследстве, наборе обратимых наследуемых изменений функций гена или другого фенотипа клетки, который происходит без изменений в последовательности ДНК генотипа. При этом работают биохимические механизмы, влияющие на...

Следующие полвека ушли на детализацию работы генома и подарившую нам понятие «эпигенетической регуляции» — обратимых изменениях функций гена, происходящих без изменения последовательности ДНК.

Самый «свежий» пример такой эпигенетической регуляции – обнаруженные у дрозофил piРНК, передающиеся по наследству независимо от генома, но при этом определяющие фертильность потомства.

Конечно, сами генетики уже давно не утверждают, что абсолютно вся наследуемая от родителей информация спрятана в ДНК ядра – и различные белки, и митохондриальная ДНК, и транскрипционные факторы тоже играют свою роль, в первую очередь влияя на работу основного генома, включая, выключая или усиливая работу того или иного гена.

Один из примеров такой регуляции – химическое «кэпирование», при котором на единичные из 3 миллиардов нуклеотидов-букв одеваются метиловые «шапочки», блокирующие считывание всего гена. Как происходит «кэпирование» ДНК, до конца не известно, ученые предполагают, что это делают белки-ферменты, которые работают «по наводке» коротких цепочек РНК.

Грегори Ханнон и его коллеги из знаменитой лаборатории Колд Спринг Харбор и сосредоточились на поиске соответствующих РНК, тем более что другие виды эпигенетической регуляции с помощью РНК (РНК-интерференция, микроРНК) уже отмечены научной общественностью.

Ученые обнаружили, что piРНК (piRNA), передающаяся от самки дрозофилы по наследству, блокирует работу участков ДНК, отвечающих за стерильность потомства.

Взаимодействующая с белком Piwi (откуда и приставка pi) РНК у взрослого организма обнаруживается только в клетках половых органов и вместе с вышеупомянутым белком подавляет активность мобильных элементов ДНК – транспозонов. Попадая внутрь смысловой последовательности гена, «прыгающие» по всему геному транспозоны могут вызывать мутации. Подобный генетический феномен – причина многих заболеваний, среди которых и новообразования. С другой стороны, он же повышает вероятность возникновения положительных мутаций в клетках.

А вот в половых органах такие мутации ни к чему – они нарушают процесс образования гамет, яйцеклеток и сперматозоидов и могут даже приводить к полной стерильности. По мнению Ханнона, Piwi-белки и piРНК образуют «своеобразную иммунную систему», защищающую геном половых клеток от вмешательства транспозонов.

Как и многие другие наследственные факторы, этот тоже наследуется от матери – «залежи» piРНК ученые нашли в ооцитах до оплодотворения.

А пока человечество задумалось о существовании подобного механизма у людей, генетики продолжают думать о мухах, ведь обнаруженный феномен объясняет почти вековую загадку стерильности потомства, возникающей при скрещивании лабораторных самок с дикими самцами, но не при спаривании идентичных им генетически лабораторных самцов с дикими самками. Вся разница – в одном транспозоне, попавшем в геном лабораторных мух и со временем распространившемся по всем лабораториям.

Вместе с ним лабораторные, но не дикие самки передают своим потомкам piРНК, блокирующую работу транспозона и тем самым поддерживающую плодовитость. А при спаривании лабораторного самца и дикой самки транспозон передается от отца, а вот piРНК от матери – нет, и такие дети получаются бесплодными.

Теперь ученые планируют пополнить список процессов, регулируемых наследуемыми цепочками РНК, а кроме того, поискать подобный феномен и у других организмов.

В комментарии к своей публикации в Science Ханнон отметил, что сейчас они планируют поискать подобные цепочки РНК и в яйцеклетках других животных, ведь это идеальный способ передачи «полезной» информации от матери к будущему потомству.

Поделиться:
Новости и материалы
Все новости
Найдена ошибка?
Закрыть