Генетики из России провели первую перепись среди "дирижеров" генов человека
Крупный международный консорциум генетиков, в работе которого принимали ученые из МФТИ и ИОГен РАН, завершил своеобразную "перепись населения" среди особых участков генетического кода, гибко контролирующих работу сотен генов, и опубликовал полученные результаты в журнале Nature Biotechnology.
"МикроРНК представляют собой один из важнейших механизмов регуляции экспрессии генов. Создание полного атласа микроРНК в различных клетках приближает нас еще на один шаг к созданию полной картины регуляции генов", - комментирует Юлия Медведева, молекулярный биолог из Центра биотехнологий РАН и МФТИ.
Микро-РНК представляют собой особый тип сигнальных молекул, которые временно подавляют работу определенных генов, запрещая клеткам их "чтение" и сборку белков на их основе. В клетках человека и других млекопитающих присутствует несколько сотен различных микро-РНК, нарушения в работе которых могут приводить к серьезным последствиям для здоровья.
К примеру, за последние пять лет биологи обнаружили, что сбои в работе микро-РНК являются причиной появления "голосов" в головах у людей, страдающих от шизофрении, раскрыли их связь с раком, диабетом и многими другими серьезными болезнями.
Эти открытия побудили российских ученых и их зарубежных коллег сформировать коллаборацию FANTOM5, в рамках которой они попытались раскрыть функции всех подобных молекул и составить полный атлас их работы в организме человека и других млекопитающих.
Изучение микро-РНК, как объясняют ученые, осложнено тем, что они "работают" только в живых клетках, причем только в некоторых из них. Поэтому их структуру и роль крайне сложно определить, используя лишь компьютеры и установки для секвенирования генома. По этой причине о существовании микро-РНК ученые узнали относительно недавно, лишь в начале 1990 годов, когда они заметили, что часть генетического "мусора", вырезаемого при чтении генов и синтезе белков, на самом деле играет важную роль в работе организма.
Поэтому ученым пришлось пойти на хитрость - они заставляли клетки самостоятельно помечать те точки, где находится "начало" инструкций по сборке очередной молекулы микро-РНК, и использовали эти данные для определения того, какую роль она исполняет и в каких тканях тела она работает. В этом им помогло то, что "инструкции" по запуску их синтеза являются почти идентичными для большинства микро-РНК, что заметно упростило их поиск.
В общей сложности им удалось обнаружить примерно 1,4 тысячи молекул микро-РНК в геномах людей и примерно 800 аналогичных "дирижеров" активности генов в геноме мышей, которые оказались очень похожими по структуре на их человеческие аналоги.
Кроме того, Медведевой и ее коллегам удалось найти примерно три сотен молекул микро-РНК, о существовании которых ученые раньше и не подозревали, и раскрыть часть их функций. Многие из этих молекул являются уникальными для некоторых органов и тканей и больше нигде не присутствуют в организме мышей или людей. Вдобавок, есть намеки на существование еще примерно 4 тысяч подобных молекул в клетках человека, которые еще предстоит обнаружить и изучить.
Как надеются ученые, проведенная ими "перепись населения" и составленный ими атлас микро-РНК помогут биологам понять, какую роль они играют в возникновении редких и пока необъяснимых болезней, и как они влияют на работу всего организма в целом. К примеру, большое количество микро-РНК присутствует в стволовых клетках, и раскрытие их функций поможет ученым найти более безопасные способы их использования в медицинских целях.
