: 26.08.2024
«Плавающие» гены бактерий меняют наше представление о геноме
Бактерии и вирусы противостоят друг другу с древнейших времен: вирусы стремятся использовать ресурсы бактериальной клетки для размножения, а бактерии изобретают в ответ все новые способы самозащиты. И вот недавно ученые обнаружили один такой защитный механизм, который переворачивает еще одно привычное представление о генетике
После расшифровки в 1960-х гг. генетического кода полагали, что генетическая информация, записанная в ДНК, «движется» в одну сторону: с молекулы ДНК «считывается» молекула РНК, которая затем служит матрицей для синтеза белка. Это правило, именуемое центральной догмой молекулярной биологии, считали незыблемым, пока в 1970-х гг. не обнаружили, что у некоторых вирусов есть ферменты, которые по шаблону РНК «восстанавливают» ДНК. Эти ферменты назвали обратными транскриптазами.
Сейчас ученые из Колумбийского университета (США), исследуя бактериальные защитные системы, обнаружили еще один странный феномен. Обычно бактерии «отбиваются» от атаки вирусов-бактериофагов, разрушая их ДНК. Для этого они, к примеру, используют систему, на основе которой работает широко применяемая на практике система редактирования генов CRISPR.
Однако защитная система DRT (defense-associated reverse transcriptase system), обнаруженная в бактериях Klebsiella pneumoniae, включала в себя фрагмент РНК с неизвестной функцией и фермент обратную транскриптазу, которая синтезировала по матрице этой РНК одноцепочечную молекулу ДНК. При этом было совершенно непонятно, как бактерии используют эту клеточную ДНК для борьбы с вирусом.
С помощью оригинальной методики исследователи смогли идентифицировать такую ДНК и обнаружили, что она очень длинная и содержит много повторов, соответствующих исходной последовательности РНК. Это означает, что фрагмент РНК образует петлю, и в ходе синтеза ДНК фермент многократно проходит по ней.
Исследователи выяснили, что при попадании в клетку вируса в ней запускается синтез второй, комплементарной цепи этой ДНК, с образованием двухцепочечной молекулы. И уже с этой молекулы начинают считываться РНК, кодирующие белок, заставляющий бактериальную клетку прекратить рост и остановить деление.
Таким образом этот белок, названный Neo, предотвращает размножение вируса, рост числа инфицированных и заражение соседних клеток. Но пока непонятно в деталях, как именно инфекция запускает синтез Neo и каким образом он воздействует на клетку.
Это открытие ставит под сомнение общепринятое представление о том, что хромосомы содержат полный набор инструкций, которые клетки используют для синтеза белков. Ученые занимаются поисками таких «плавающих» генов в клетках высших организмов, в том числе у человека. Возможно, и у нас есть гены, которых нет ни в одной из хромосом и которые образуются лишь в определенных условиях. И если этот факт подтвердится, то он кардинально изменит привычные «правила игры».
Фото: https://www.flickr.com
Публикации по теме:
Вирусы и бактерии – великое противостояние
Как писать и переписывать партитуру ДНК
: 26.08.2024 
