|
Прыгающий ген может переписать правила эволюции
|
|
|
|
Двойная спиральная структура ДНК выглядит удивительно стабильной — нуклеотиды и азотистые основания образуют изогнутую, похожую на лестницу форму, которая кажется неизменной, — но это далеко не так. Бактерии, растения и животные (включая нас, людей) являются носителями генетических паразитов, известных как «прыгающие гены», которые могут отрываться от РНК и повторно встраиваться в другие части генома организма.
|
|
|
|
Они известны как «транспозоны» или «транспозоны» и составляют почти половину генома человека, — но это не единственные генетические элементы, которые перемещаются с одного места на другое. Интронеры — это разновидность генетических паразитов, которые проникают в геномы и размножаются. По мнению ученых, это может объяснить, почему геномы выглядят фрагментированными или представляют собой последовательность некодирующих интронов, за которыми следуют экзоны (экспрессируемые области, содержащиеся в молекулах РНК). Интересно, что бактерии, археи и некоторые низшие эукариоты содержат самосплайсирующиеся интроны, которые используют фермент, называемый «рибозимом», для удаления себя из РНК, становясь независимыми внутри клетки.
|
|
|
|
Хотя такие изменения внутри организма или клетки являются нормой, «перепрыгивание» этих интронов к другим видам — ненормальное явление. Но новое исследование, опубликованное в журнале Scientific Reports, обнаружило доказательства того, что один из таких «перепрыгивающих генов» пересекается между видами хищник-жертва.
|
|
|
|
|
|
|
«Наше исследование показало, что у микроорганизмов перепрыгивающие гены могут передаваться другим видам через их кольцевую РНК», — заявил Йенс Хардер из Института морской микробиологии им. Макса Планка в пресс-релизе. «Например, разработка РНК-вакцин против вируса COVID-19 и некоторых форм рака находится в стадии разработки».
|
|
|
|
Поскольку эти генетические элементы присутствуют (по большей части) только у прокариотов, ученые проанализировали хищную анаэробную бактерию, известную как Candidatus Velamenicoccus archaeovorus, в медленно растущем сообществе, продуцирующем метан и расщепляющем лимонен — химическое соединение, придающее цитрусовой цедре характерный запах.
|
|
|
|
«Жертвой» в этом уравнении является метаногенная архея, известная как Methanothrix soehngenii, излюбленное лакомство Ca. Velamenicoccus archaeovorus, которая питается организмами, расщепляющими лимонен. Ученые предполагали, что интроны могут перемещаться между видами через посредника, такого как вирус или плазмида (внехромосомная молекула ДНК), но это исследование обнаружило совершенно новый механизм.
|
|
|
|
Изучая этого хищника, Хардер наткнулся на самосплайсирующийся интрон (который обычно не встречается вне клетки) и решил проверить, можно ли обнаружить интроны и внутри вида-жертвы. Используя зонды на основе нуклеиновых кислот, команда получила микроскопические изображения, которые детально показали наличие интронов и в клетках-жертвах. Была только одна проблема — экземпляр M. soehngenii уже был мертв. По сути, интрон пытался реплицироваться, но его новый хозяин уже был мертв.
|
|
|
|
«Наши наблюдения предоставляют доказательства in vivo подвижности интронной РНК между клетками разных организмов», — написали Хардер и его коллеги в статье. «Это необходимое условие для транспозиции в чужеродный вид, для горизонтального переноса генов».
|
|
|
|
Поскольку эти интроны образуют кольцо, они более устойчивы к деградации, чем обычные рибонуклеиновые кислоты, которые разрушаются с концов. Это позволило интрону сохраниться, несмотря на то, что клетка была мертва, поскольку мертвые клетки обычно не сохраняют эти кислоты.
|
|
|
|
Ученые предполагают, что прыгающие гены, включая интроны, могут играть роль в эволюции — даже ускоряя этот процесс. Обнаружение нового способа перемещения интронов между видами может стать ключевым доказательством в стремлении понять эволюционное влияние подобных мобильных генетических элементов.
|
|
|
|
Источник
|
