Не всё так просто!
Российские биологи обнаружили, что краеугольный камень современных представлений о жизни клеток, триада "ДНК-РНК-белок", работает не так, как считали ученые в последние пятьдесят лет, говорится в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports.
Нажмите тут для просмотра всего текста
"Когда ученые обнаружили, что эукариотические гены могут подвергаться альтернативному сплайсингу, то предположили, что за счёт этого процесса ген может кодировать огромное количество разнообразных белков. Отчасти это верно: в любом организме есть гены, которые кодируют множество разных белковых изоформ. Но мы показали, что в целом это не так", — рассказывает Игорь Фесенко из Института биоорганической химии РАН в Москве.
Основой современных представлений о том, как живут и работают клетки, является так называемая "главная догма" молекулярной биологии. Она представляет собой набор принципов, сформулированных Фрэнсисом Криком, первооткрывателем ДНК, в 1970 году для описания того, в какую сторону может двигаться генетическая информация внутри живых организмов.
В соответствии с идеями Крика, передача информации в биологических системах носит универсальный и односторонний характер – ДНК всех живых организмов управляет формой белков и РНК, но не наоборот, и белки не могут менять структуру РНК и ДНК, а РНК – может управлять формой белков, но не ДНК. Есть небольшие исключения, связанные с вирусами, но вирусы формально не являются живыми организмами и поэтому догма для них не исполняется.
Впоследствии ученые обнаружили, что догма работает несколько сложнее для клеток человека и других многоклеточных существ – наши гены могут содержать в себе "инструкции" по синтезу не одной, а сразу нескольких белковых молекул. Когда ядро клетки считывает ДНК и формирует молекулу РНК, последняя может быть "отредактирована" клеткой несколькими способами и из нее могут быть выброшены различные "ненужные" части. Это радикально изменит то, как будет работать молекула белка, которую она кодирует.
Фесенко и его коллеги изучали то, как происходит этот процесс, который ученые называют "альтернативным сплайсингом", в клетках одного из самых примитивных и древних многоклеточных живых организмов – мхов Physcomitrella patens.
Как рассказывает ученый, изначально его команда пыталась понять, какие функции могут исполнять альтернативные версии белков, инструкции по сборке которых есть в генах этого мха, для чего они подвергали его действию различных стрессовых факторов – недостатка воды, света и нутриентов.
Российские ученые нашли ошибку в ключевом принципе современной молекулярной биологии
Достаточно быстро стало понятно, что альтернативный сплайсинг влиял на поведение клеток не так сильно, как это предсказывала теория, и изменения в структуре РНК не так сильно влияли на белковое содержимое клетки, как ожидали ученые. Соответственно, можно говорить о том, что цепочка "ДНК-РНК-белок" нарушилась – изменения в структуре двух первых ее звеньев почти не сказались на работе последнего.
Как отмечает Фесенко,
рецензенты статьи и редакторы журнала изначально не поверили в то, что написали российские исследователи и предположили, что те могли совершить ошибку при проведении масс-спектрометрического анализа. В открытие поверили только после того, как Фесенко и его коллеги построили компьютерную модель эксперимента и доказали, что клетки должны были содержать в себе в десятки раз больше разных "версий" белков, если бы альтернативный сплайсинг работал.
Теперь молекулярным биологам предстоит понять, какую биологическую функцию исполняет альтернативный сплайсинг, какова роль взаимодействий между молекулами РНК в этом процессе и как все это влияет на появление новых белковых молекул в клетке.