Как клетка управляет молекулярными «поездами» |
||
МЕНЮ Искусственный интеллект Поиск Регистрация на сайте Помощь проекту ТЕМЫ Новости ИИ Искусственный интеллект Разработка ИИГолосовой помощник Городские сумасшедшие ИИ в медицине ИИ проекты Искусственные нейросети Слежка за людьми Угроза ИИ ИИ теория Внедрение ИИКомпьютерные науки Машинное обуч. (Ошибки) Машинное обучение Машинный перевод Реализация ИИ Реализация нейросетей Создание беспилотных авто Трезво про ИИ Философия ИИ Big data Работа разума и сознаниеМодель мозгаРобототехника, БПЛАТрансгуманизмОбработка текстаТеория эволюцииДополненная реальностьЖелезоКиберугрозыНаучный мирИТ индустрияРазработка ПОТеория информацииМатематикаЦифровая экономика
Генетические алгоритмы Капсульные нейросети Основы нейронных сетей Распознавание лиц Распознавание образов Распознавание речи Техническое зрение Чат-боты Авторизация |
2016-10-23 21:01 Столкновение крупных белковых комплексов на ДНК приводит к появлению множества вредных мутаций. Чтобы этого не произошло, клетка просто заранее сбрасывает с ДНК-«рельс» один из молекулярных «поездов», давая дорогу другому. Активно делящиеся клетки сталкиваются с серьёзной молекулярной проблемой - как не допустить столкновения белков аппарата репликации ДНК и белков аппарата транскрипции. Без репликации, или удвоения ДНК, не будет никакого размножения, с другой стороны, клетке постоянно нужны новые белковые молекулы (в том числе и для того, чтобы обслуживать процесс деления), а, значит, в ней постоянно должен идти синтез множества мРНК (то есть транскрипция), на которых потом рибосомы буду собирать полипептидные цепи белков. Проблема в том, что ферментные комплексы работают с разной скоростью - РНК-полимераза, занятая в транскрипции, работает медленнее, чем ДНК-полимераза, занятая в репликации. И репликация, и транскрипция выполняются огромными сложносоставными белковыми комплексами. И, поскольку работать им приходится на одних и тех же молекулах ДНК, велика вероятность, что они могут столкнуться, даже если движутся по ДНК в одном направлении. Раньше считалось, что только лобовое столкновение приводит к неприятным для клетки последствиям, если же оба белковых аппарата едут в одну сторону, и быстрый комплекс догоняет медленный, то он просто замедляет ход. Однако несколько лет назад исследователи из Ноттингемского университета (Великобритания) показали, что и тогда всё заканчивается масштабным «сходом с рельсов». Какие же неприятные последствия тут могут быть? Когда комплекс ДНК-полимеразы срывается с молекулы ДНК, в дело вступают так называемые белки возобновления репликации, чья задача - посадить ДНК-синтезирующую машину обратно на ДНК. При этом сильно возрастает вероятность возникновения ошибок в процессе копирования, то есть новосинтезированная молекула ДНК будет с мутациями, которые могут стать причиной разных заболеваний, вплоть до онкологических. Особенно высока вероятность такого сценария там, где есть часто использующиеся гены: с них снимается много копий мРНК для последующего синтеза белка, и когда к такому гену подходит ДНК-полимераза, она сталкивается с целой вереницей медленных РНК-полимераз, что многократно увеличивает вероятность ошибки при репликации. (За погрешности в процессе синтеза мРНК можно не очень волноваться - «сбивание с пути» РНК-полимеразы приводит к образованию недосинтезированной мРНК, которая в рабочем порядке расщепляется внутриклеточными ферментами.) Но странно было бы предполагать, что у клетки нет инструмента, позволяющего предотвратить столкновение молекулярных «поездов». Такой инструмент описывают в своей статье в Cell Роберт Мартинсен (Robert Martienssen) и его коллеги из Лаборатории в Колд-Спринг-Харборе (США). Им оказался хорошо известный белок под названием Dicer, правда, известность его связана с совсем другим процессом - РНК-интерференцией. Суть РНК-интерференции в подавлении активности ненужных или опасных мРНК, однако не любых, а лишь тех, на которые указывают специальные короткие РНК. Такие малые РНК могут или запускать расщепление мРНК-мишеней, или просто останавливать на них синтез белка. Однако сами короткие РНК должны откуда-то появиться, и вот тут как раз нужен белок Dicer - он расщепляет большие РНК-предшественники на много маленьких отрезков, нужных для РНК-интерференции. До сих пор Dicer знали только в такой роли, однако его функции оказались шире. Оказалось, он помогает избежать столкновения репликационных и транскрипционных молекулярных машин на тех участках генома, где идёт особенно активный синтез РНК. Делает он это, просто сбрасывая с ДНК транскрипционные белки, тем самым освобождая дорогу для реплицирующего аппарата. Продолжая аналогия с поездами, можно сказать, что Dicer спихивает с «рельсов» более медленный «поезд», чтобы дать дорогу более быстрому. (Напомним, что прерывание транскрипции почти не грозит для клетки ущербом, в отличие от «крушения» реплицирующего аппарата.) Если же Dicer по какой-то причине не работает, то в активно используемых участках генома накапливаются повреждения и потери фрагментов ДНК, возникающие при попытке клетки отремонтировать повреждённые места. То есть белок, который, как считалось, работает только с генами, которые должны молчать, принимает также активное участие в работе генов, которые должны постоянно работать. Правда, по большому счёту, его функция здесь та же - Dicer время от времени прерывает активность этих генов, хотя и иным способом. Детали его функционирования ещё предстоит выяснить; кроме того, эксперименты ставили на дрожжах, и было бы интересно узнать, работает ли такой же механизм в других эукариотических клетках. С практической точки зрения Dicer мог бы помочь в борьбе с раком и старением, ведь чем лучше он предотвращает молекулярные катастрофы на ДНК, тем меньше возникает поводов для канцерогенеза и других молекулярно-генетических неприятностей. Комментарии: |
|