Когда наше тело умирает, гены продолжают работать

Международная команда ученых под руководством П. А. Нобля из Университета штата Вашингтон еще в 2016 г. провела посмертную оценку активности более тысячи генов на примере домовой мыши и известной аквариумной рыбки данио рерио – популярных и хорошо изученных модельных объектов в генетике и биологии развития. Мышей наблюдали в течение двух суток после смерти животного, рыбок – в течение четырех суток.

К огромному удивлению исследователей, чуть ли не половина всех изученных генов после смерти животных усилила свою активность, оцененную по количеству транскриптов – «считанных» с последовательности генной ДНК молекул РНК, которые служат матрицами для синтеза белков. Большинство из них активизировалось в течение первого получаса после смерти, некоторые – через сутки, при этом у данио рерио некоторые гены оставались активными в течение всех дней посмертного наблюдения!

В число «рекордсменов» вошли гены, участвующие в активации иммунной системы и воспалительного процесса, вовлеченные в процесс «клеточного самоубийства» – апоптоза, и т.п. Поведение этой группы генов «быстрого реагирования» можно в какой-то мере счесть попыткой «реанимации» погибшего организма. Но этим нельзя объяснить, к примеру, активацию других генов – тех, что «работают» только на самой ранней, эмбриональной стадии развития. Наиболее важное значение имеет факт активации после смерти так называемых онкогенов, из-за которой, по-видимому, чаще заболевают раком люди, которым пересадили органы от недавно умерших доноров.

Закономерным продолжением этой работы стал поиск регуляторных механизмов, лежащих в основе посмертной активации генов. Для этого был проведен биоинформационный анализ контрольных и послесмертных пулов матричных РНК, который позволил сравнить число участков, где идет связывание регуляторных молекул.

Как известно, мРНК может регулироваться на разных этапах: либо непосредственно в процессе транскрпции (считывания с ДНК), либо на стадии «готовой» молекулы. Такая посттранскрипционная регуляция более выгодна энергетически, поэтому в стрессовых условиях до 90% мРНК регулируется именно таким способом. Осуществляется она с помощью особых РНК-связывающих белков, которые при присоединении к мРНК защищают ее от деградации. И, напротив, разнообразные некодирующие микроРНК могут блокировать активность мРНК и, соответственно, синтез белка. В своею очередь, некоторые РНК могут выступать в роли молекулярной «губки», блокируя уже сами регуляторные микроРНК.

Вариантов тут много, и исследователи предполагали, что в данном случае они смогут обнаружить единый механизм подобной посттранскрипционной регуляции. Однако однозначного ответа они не получили. И хотя разные группы животных действительно различались по регуляторным участкам молекул из пула мРНК, большое разнообразие этих различий скорее свидетельствовало в пользу существования нескольких путей регуляции. Ученые будут продолжать свои исследования, но для нас наиболее важны даже не сами эти механизмы, а тот факт, что они могут включаться не только после смерти, но и при жизни – в ситуации сверхсильного клеточного стресса. Например, при онкологических заболеваниях или длительном голодании. И результаты таких нетрадиционных работ могут в будущем быть полезны и для практической медицины. По крайней мере, уже сейчас они позволяют разработать подходы к оценке донорского материала, а также точного определения времени смерти человека при проведении судмедэкспертизы.

В любом случае, наблюдая за посмертной работой генов, мы сможем больше узнать и о смерти, и о жизни, граница между которыми оказалась более размытой, чем мы предполагали.

Фото: https://pixabay.com

Подготовила Мария Перепечаева