Проявление генетических мутаций зависит от случайных реакций

19.02.2010
Исследования и открытия
Проявление генетических мутаций зависит от случайных реакций

Ученые показали, что работа тех или иных генов в клетках организмов может зависеть от совершенно случайных химических реакций, что возможно использовать при лечении наследственных болезней у человека, которые определяются проявлением или отсутствием эффектов от наличия в геноме генетических мутаций, сообщается в статье исследователей, опубликованной в сегодняшнем выпуске журнала Nature.
В своей работе группа ученых во главе с Александром Ван-Оуденаарденом (Alexander van Oudenaarden) из Массачусетского технологического института обратила внимание на тот факт, что некоторые генетические мутации, связанные с развитием таких заболеваний, как болезнь Паркинсона или диабет, далеко не во всех случаях вызывают наступление недуга. В некоторых случаях обладатели этих мутаций ничем не отличаются от здоровых, с генетической точки зрения, людей. Такие последствия генетических мутаций ученые называют "неполностью проникающими".
Эти неполностью проникающие генетические мутации отчасти можно объяснить влиянием стрессов, других генов и различных факторов окружающей среды, однако учеными уже было показано, что два генетически совершенно идентичных организма, помещенные в одну и ту же среду, могут развивать свойства, связанные с одними и теми же генетическими мутациями, по-разному.
Группа Ван-Оуденаардена впервые показала, что такие различия могут быть обусловлены совершенно случайными параметрами экспрессии генов - химических реакций по декодированию генов ДНК и синтезу белков.
"Неполностью проникающие мутации могут не зависеть ни от других мутаций, ни от внешних факторов. Есть и случайный параметр, который определяется тем, как биологические молекулы встречаются друг с другом и взаимодействуют между собой. Этот механизм не работает подобно часам", - сказал Ван-Оуденаарден, слова которого приводит пресс-служба Массачусетского технологического института.
В своей работе ученые доказали это на примере модельного подопытного беспозвоночного, червя C. elegans. У этого червя развитие желудочно-кишечного тракта, состоящего во взрослом возрасте из 20 клеток, подчиняется гену skn-1. Этот ген активизирует набор других генов, которые отвечают за синтез белков, взаимодействующих с ДНК и активизирующих дополнительные гены.
В ходе экспериментов ученые обнаружили, что часть червей, имеющих мутации в skn-1, обладала нормально развитым желудочно кишечным трактом, тогда как другая часть испытывала затруднения с развитием этого органа.
Исследователи пришли к выводу, что определяющим фактором развития желудочно-кишечного тракта у C. elegans является работа гена end-1, запускаемого геном skn-1. В процессе экспрессии end-1-клетка делает копии с этого гена, называемые матричными РНК (м-РНК). Эти молекулы несут на себе код, по которому затем происходит синтез белков. Оказалось, что в эмбрионах C. elegans с мутацией в skn-1 количество копий м-РНК end-1 сильно различается. При этом, при превышении количества этих копий сверх определенного предела, происходит нормальное развитие органа, тогда как при недостаточном их количестве желудочно-кишечный тракт у C. Elegans так и не развивается.
Команда Ван-Оуденаардена в дальнейшем надеется выяснить, влияют ли случайные флуктуации в активности генов на развитие рака у людей, обладающих специфическими мутациями, что может быть использовано для разработки новых типов лекарств.

Источник