Новости

Биохимик рассказала, как ДНК узнает, какую работу выполнять в каждой клетке

Как человеческая ДНК узнает, что она находится, например, в клетке крови, а не в обонятельной? Как она отличает, какие гены нужно «включить»? На эти вопросы в статье для Live Science ответила Карен Редди, доцент биохимии из Университета Джонса Хопкинса.

Копия нашей ДНК находится в ядрах всех 37,2 трлн наших клеток. Теоретически у всех этих клеток одинаковые возможности, потому что они несут одну и ту же схему. Как же клетка узнает и выполняет свою функцию?

Как и все, что связано с ДНК, это многофакторный и строго регулируемый процесс. У людей и других организмов с эукариотическими (имеющими закрытое ядро) клетками ДНК синтезирует информационную, или матричную, РНК (мРНК). Информационная РНК затем используется как инструкция для производства белков.

Особый белок, называемый фактором транскрипции, увеличивает или уменьшает экспрессию определенных генов. Один фактор транскрипции может активировать разные гены в разных типах клеток. Фактор транскрипции «знает», какие гены нужно активировать, потому что ДНК организована и упакована по-разному в разных типах клеток.

Длинные цепи ДНК по-разному оборачиваются вокруг комплекса белков-гистонов. Это называется хроматиновым ландшафтом. Именно он влияет на то, какие гены готовы к активации фактором транскрипции: находятся они на поверхности или скрыты. Скрытые гены тоже можно включить, но для этого потребуются другие факторы транскрипции и модификаторы хроматина, чтобы изменить структуру ландшафта и выявить эти гены.

В каждом ядре хроматин (комплекс ДНК, белков и РНК) организован так, чтобы облегчать взаимодействие между генами, которые необходимо экспрессировать, и элементами, которые увеличивают их экспрессию. Активные или необходимые части ДНК в каждом типе клеток сгруппированы рядом с центром, а неактивные части расположены близко к внешней стороне ядра.

Наконец, есть процессы, которые вносят изменения в саму ДНК. Например, метилирование ДНК — добавление метильной группы к нуклеотиду — обычно связано с репрессией гена и может передаваться из поколения в поколение, предотвращая чрезмерную экспрессию определенных генов.

Все эти элементы: метилирование ДНК, хроматиновый ландшафт, факторы транскрипции — являются важными для экспрессии основных генов в нужном месте в нужное время. Эти элементы подкрепляют друг друга и могут продублировать, даже если на определенном уровне что-то пойдет не так.

Фото: Shutterstock

Ученые заявили, что впервые в истории секвенирован весь геном человека

У Леонардо да Винчи обнаружились 14 живущих сейчас родственников

Читайте также
Экзамен: насколько хорошо вы следили за наукой в 2020 году?
Экзамен: насколько хорошо вы следили за наукой в 2020 году?
10 каверзных вопросов, составленных на основе научных новостей и статей за минувший год.
Раковые клетки оказались способны впадать в спячку, чтобы избежать химиотерапии
Раковые клетки оказались способны впадать в спячку, чтобы избежать химиотерапии
А ученые нашли способ разбудить и уничтожить их.
Длительное пребывание в космосе привело к атрофии сердца
Длительное пребывание в космосе привело к атрофии сердца
Как и при очень долгом плавании.