На главную ДЛЯ НОВИЧКОВДЛЯ НОВИЧКОВ СОБЫТИЯ КАРТА САЙТА ПРЕСС-СЛУЖБА
ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТОВДЛЯ СПЕЦИАЛИСТОВ ДАТЫ ПОЛЕЗНЫЕ ССЫЛКИ О ПРОЕКТЕ
ДЛЯ ИНВЕСТОРОВДЛЯ ИНВЕСТОРОВ КОМПАНИИ ГОСТЕВАЯ НАГРАДЫ
SWITCH TO ENGLISH СТАТЬИСТАТЬИ БАЗА ДАННЫХ ФОРУМ КОНТАКТЫ
поиск по сайту  
подписка  


Биотерроризм

Биокомпьютеры

С-пептид. Часть III.

С-пептид. Часть II

С-пептид. Часть I.

Инсулин. Часть II.

Инсулин. Часть I.

Атипичная пневмония. Часть II.

Атипичная пневмония. Часть I.

Геносистематика - что это такое Часть 2.

ДНК или РНК: кто более матери-Природе ценен?

Будущее коммерческого внедрения генетически модифицированных организмов в странах европейского союза

Простая модель реакции организма на внешние воздействия

Некоторые современные подходы к терапии болезни Альцгеймера

Болезнь Альцгеймера. Молекулярно-биологический аспект. Часть II

Болезнь Альцгеймера. Молекулярно-биологический аспект. Часть I

Болезнь Альцгеймера. От описания симптомов - к молекулярным механизмам.

Главный комплекс тканевой совместимости человека (HLA). Часть 5

Главный комплекс тканевой совместимости человека (HLA). Часть 3

Главный комплекс тканевой совместимости человека (HLA). Часть 2

Главный комплекс тканевой совместимости человека (HLA). Часть 1

«Страшная» еда

Эглин

Почему философия не удовлетворяет биолога?

Инвестиционная привлекательность Российского рынка биоинформатики и биотехнологий

Геносистематика - что это такое.

Эндотоксины Bacillus thuringiensis

Диабет. (часть II)

Вешенка и человек

Диабет. (часть I)

Почему ограничены размеры бактериальной колонии?

Функциональная роль остеопонтина в развитии и реконструкции костной ткани.

Структура и некоторые свойства белка остеопонтина.

Проблемы инвестирования в биотехнологические разработки для сельского хозяйства.

Роль метилирования ДНК в канцерогенезе.

Жизнь и смерть овечки Долли

Дню борьбы с проказой посвящается...

Бактерии, приносящие миллиард.

Дню борьбы со СПИДом - достойные проводы!

Современная лаборатория молекулярной биологии.

Интервью с вампирчиком.


Наши статьи


ДНК или РНК: кто более матери-Природе ценен?

Отгремели салюты и высохли брызги шампанского по поводу золотого юбилея ДНК и прочтения полного генома Homo saiens'а. По счастью не надо искать нового кумира для публики, читающей о покорениях молекулярно-биологических Эверестов. Разумеется, это РНК. Как сказали бы ещё лет десять назад, РНК - младшая сестра ДНК, чуть ли не её Золушка. Но, как и в упомянутой сказке, справедливость торжествует, по заслугам воздаётся и мир узнаёт своих героев.

Что же произошло с представлениями о роли РНК? Если коротко - РНК стала VIP.

Уж сколько написано умнейшими людьми из разных народов замечательных книг - и церковных, и светских - о том, как надо бы организовать человеческое общество. Но лежат эти книги в библиотеках, пока их не сожгут, или не затопит очередное наводнение, а собранные в них идеи в большинстве своём "молчат". В природном - живом - мире всё иначе. Накопленная информация (ДНК те же библиотеки) только тогда и живёт, когда работает, то есть реализуется в материале. А для этого нужны "рабочие лошадки". Это и есть разные типы молекул РНК, которые постоянно в труде, в движении, да к тому же быстро сгорают на работе. Если проследить за публикациями о них за последние лет двадцать пять - тридцать, появляется ощущение, что эти "лошадки" взваливают на себя всё новые и новые жизненно важные функции. На самом деле эти функции только кажутся новыми, поскольку обнаруживаются по мере увеличения интереса к объекту. Впрочем, уже было высказано предположение, что именно "рабочие лошадки" РНК были первыми живыми молекулами, которые самостоятельно могли реализовывать практически все функции и признаки живой материи.

Довольно просто объяснить то, почему произошла переоценка ценностей в нуклеиновом семействе, почему стало ощущаться большее внимание к исследованиям РНК. Прежде всего, этому способствовало развитие техники лабораторных манипуляций с молекулами различных ее типов. В самом деле, РНК одни из наиболее капризных молекулярных объектов. Не случайно с момента открытия и первичного установления роли РНК в клеточных процессах до появления возможности целенаправленного манипулирования прошло несколько десятилетий. Это и понятно - самой природой заложена довольно высокая степень нестабильности некоторых типов РНК. Соответственно, без разработки особо чувствительных методов детекции, без появления методов прецизионного увеличения концентрации необходимых типов молекул, без появления на мировом рынке научного инструментария и лабораторного оборудования "безопасного" для молекул, наблюдаемый ныне прогресс в исследованиях различных типов РНК был бы невозможен.

А прогресс самый, что ни на есть огромный. Основная черта прогресса в исследованиях функционирования РНК - весьма заметное приближение к решению многих практических задач, в частности здравоохранения. Появилась реальная перспектива выключения и включения требуемых структурных и регуляторных генов для обеспечения такого баланса белковых компонентов клеток, который характерен для здорового организма. Учёным действительно удалось вплотную подойти к возможности поуправлять ещё одним звеном цепи, определённой Основной Догмой биологии: ДНК-РНК>белок.

В самом деле, если не с первых, то со вторых шагов генной инженерии стало ясно, что можно сравнительно просто работать с ДНК: выделять необходимые гены и их фрагменты, увеличивать их копийность, а также переносить их из клетки в клетку и из организма в организм и там заставлять "трудиться".

Основным "трудом" РНК в клетках долгое время считались три функции. Прежде всего, отмечали роль молекул РНК как непосредственного носителя программ для аппарата синтеза белков в клетках, в частности, именно информационные РНК (mRNA) сообщают рибосомам периферических участков эукариотических клеток о "решениях", принятых в ядре. Две другие функции РНК связаны с процессом трансляции: служить компонентами рибосомального комплекса (rRNA) и обеспечивать точную и адресную доставку аминокислот (tRNA) к месту их включения в синтезируемый белок. Две последние функции РНК основаны на известной ныне способности молекул нуклеиновых кислот к комплементарному узнаванию.

Новейшие представления о ролях РНК в клетках, как уже отмечалось выше, основаны на возможности более подробно исследовать всё разнообразие их молекул. Что же обнаружилось в ходе таких исследований?

Прежде всего, стало ясно, что типов и, соответственно, функций у различных РНК значительно больше, чем три. Одним из прозрачных "намёков" на такую ситуацию послужило установление того факта, что кроме ДНК, кодирующих белки, существует значительное количество участков ДНК, кодирующих только РНК. Другими словами, в ряде случаев именно РНК является конечным продуктом экспрессии некоторых генов. Так расшифровка полного генома мыши показала, что совпадение с геномом человека примерно вдвое больше, чем можно было предполагать на основании сопоставления белков двух организмов. Очевидно, что совпадающие (консервативные) участки имеют крайне важное значение, раз они не мутировали за всё время эволюции этих видов. Значительная часть таких консервативных участков приходиться на гены, конечным продуктом которых является именно РНК. К настоящему времени не ясно, зачем нужно клеткам иметь такое количество "небелковых" РНК. Основная гипотеза - они участвуют в тех или иных регуляторных событиях включающих или выключающих структурные гены. Более того, предложена идея, что именно избыток регуляторных молекул РНК осуществляет наиболее тонкую комплексную регуляцию жизненных процессов высших организмов, чего лишены организмы с низким уровнем биологической организации.

Возвращаясь к обсуждению возможных механизмов участия молекул РНК в регуляторных процессах, следует отметить следующие факты. За последние десять лет в клетках многих объектов найдены так называемые микро-РНК (miRNA). Молекулы этого типа РНК имеют вид одноцепочечных фрагментов длиной 21-23 основания. Их регуляторная роль определяется возможностью комплементарного связывания с определёнными молекулами информационных РНК с образованием двуцепочечных структур, блокирующих биосинтез соответствующих белков.

Аналогично объясняют и выключение генов растений при внесении в клетки двунитевой "интерференионной" РНК (RNAi). Многие специалисты считают, что такой механизм реализуется при инфекции растения двуцепочечными РНК-вирусами, когда они реплицируются. В этих случаях двуцепочечные РНК сначала нарезаются специальным белком на двунитевые фрагменты длиной 21-23 основания (siRNA). Далее эти фрагменты инактивируя соответствующие информационные РНК выключают образование множества белков клетки-хозяина.

Интригующие свойства микро-РНК, разумеется, нашли быстрое объяснение после определения нуклеотидного сиквенса соответствующих молекул. Были обнаружены повторяющиеся инвертированные последовательности (палиндромы), способные образовывать внутримолекулярные двунитевые структуры, а также стабилизировать структуры информационных РНК.

Итак, микро-РНК стали претендовать на роль удобного регулятора активности отдельных генов в экспериментах с растениями. Но известно, что клетки млекопитающих активнейшим образом борются с двуцепочечными РНК (например, ретровирусов) для самозащиты от патогенеза. Очередная надежда получить прецизионный регулятор генной активности для медицины появилась лишь около двух лет назад. Тогда, наконец, впервые удалось с помощью двунитевой РНК длиной 21-23 основания "отключить" определённый ген человека.

Когда мы говорим о регуляции генетической активности на молекулярном уровне, всегда звучат слова вроде шпилька, петля, палиндром, мотив, бокс... Это и участники узнавания задействованных в процессе структур, и агенты, обеспечивающие один из альтернативных путей развития молекулярных событий. Но только ли комплементарные взаимодействия, характерные для двунитевых цепочек нуклеиновых кислот, способны регулировать экспрессию генов? Разумеется, нет.

Вспомним снова про транспортные РНК, осуществляющие внесение аминокислотных остатков в определённый сайт рибосомы, где эти аминокислоты включаются в белок. Все транспортные РНК могут либо нести на себе определённый аминокислотный остаток, либо быть свободным от него. Баланс этих двух типов форм транспортных РНК отражает физиологическое состояние клетки: в условиях аминокислотного голода увеличивается доля свободных тРНК, при избытке свободных аминокислот практически все тРНК бывают "нагружены". Как установлено, бактерии способны "экономить" свои биосинтетические ресурсы при достаточном уровне содержания внутриклеточных свободных аминокислот. В этом случае принцип обратной связи реализуется путём взаимодействия тРНК и мРНК какого-либо из структурных генов биосинтеза соответствующей аминокислоты. "Нагруженная" тРНК взаимодействует с мРНК, изменяя её конформацию таким образом, что та препятствует прохождению нормальной терминации транскрипции. Соответственно, снижается и общий уровень транскрипции гена, что приводит в целом к снижению биосинтеза соответствующей аминокислоты. Ясно, что свободные тРНК не обладают такими регуляторными способностями.

В данном примере регуляторной роли тРНК важно отметить, что взаимодействие тРНК и мРНК осуществляется не по принципу комплементарности, как у микро-РНК и мРНК, а скорее по "белковому" принципу - ассоциация за счёт водородных связей между штильками и петлями.

И уж совсем недавно российскими учёными было убедительно доказано, что снижать уровень биосинтеза рибофлавина (B2) может производное этого витамина. Как и в случае с "нагруженной" тРНК, его молекула взаимодействует с участком мРНК ключевого структурного гена биосинтеза рибофлавина, изменяя конформацию образующихся шпилек таким образом, что блокирует нормальную терминацию транскрипции. В результате уровень накопления рибофлавина поддерживается клеткой на желаемом уровне.

Итак, на основании данных об участии молекул РНК в регуляторных процессах клеток прослеживается вопрос о стабилизации тех или иных структур этой формы нуклеиновой кислоты. Обсуждавшиеся сведения можно суммировать следующим образом.



Последние строчки таблицы можно рассматривать как попытку прогноза на будущее. Действительно, если такое некрупное соединение как производное рибофлавина может быть узнано и связано участком мРНК, то кто может поручиться, что в другом регуляторном эпизоде эффектором не окажется какая либо ещё более мелкая молекула, условно говоря, эдакий "РНК-шаперон". Разве трудно, например, представить себе, что ионы металлов могут стабилизировать некие структуры РНК…

Скорее всего, только после ответа на подобные вопросы и станет наконец ясна роль РНК в нашей жизни.

Автор статьи: Д.б.н. Складнев Д.А.


Список цитируемой литературы:

  1. Ogita S, Uefuji H, Yamaguchi Y, Koizumi N, Sano H. "RNA interference: Producing decaffeinated coffee plants",Nature. 2003 Jun 9;423(6942):823.
  2. Hooper-McGrevy KE, MacDonald B, Whitcombe L. "Quick, simple, and sensitive RNA quantitation", Anal. Biochem. 2003 Jul 15;318(2):318-20.
  3. Bellacosa A, Moss EG. "RNA repair: damage control", Curr Biol. 2003 Jun 17;13(12):R482-4.
  4. Hooper-McGrevy KE, MacDonald B, Whitcombe L. "Quick, simple, and sensitive RNA quantitation". Anal. Biochem. 2003 Jul 15;318(2):318-20.
  5. Valadkhan S, Manley JL. "Links Characterization of the catalytic activity of U2 and U6 snRNAs RNA" 2003 Jul;9(7):892-904.
  6. Mironov AS, Gusarov I, Rafikov R, Lopez LE, Shatalin K, Kreneva RA, Perumov DA, Nudler E. "Sensing small molecules by nascent RNA: a mechanism to control transcription in bacteria" Cell. 2002 Nov 27;111(5):747-56.
  7. Djikeng A, Shi H, Tschudi C, Shen S, Ullu E. "An siRNA ribonucleoprotein is found associated with polyribosomes in Trypanosoma brucei RNA" 2003 Jul;9(7):802-808.


Rusbiotech™
Copyright © 2000-2003 Rusbiotech
designed by Интерруссофт © 2003





   Яндекс цитирования    ЧИСТЫЙ ИНТЕРНЕТ - www.logoSlovo.RU   TopList