Многоклеточные превратили случайную заминку при чтении ДНК в механизм синхронизации
Биологи выяснили, что сложная система регуляции генов у животных возникла не на пустом месте, а путем модификации древнего несовершенства молекулярных машин. Новое исследование показало, что предки многоклеточных организмов научились использовать естественное замедление ферментов на старте считывания ДНК как жесткий тормоз, необходимый для синхронного запуска генетических программ.
В клетках млекопитающих и мух процесс транскрипции (считывание информации с гена) имеет странную особенность. Фермент РНК-полимераза II садится на ДНК, проходит 20-60 нуклеотидов и замирает, ожидая химической команды для продолжения. У одноклеточных организмов вроде дрожжей или бактерий такого строгого контроля нет, и их полимераза работает без остановок. Оставалось загадкой, в какой момент эволюции возникла эта «пауза» и какие молекулярные детали для нее понадобились.
Авторы исследования, опубликованного в журнале Nature Structural & Molecular Biology, попробовали восстановить хронологию событий. Для этого применили метод сверхточного картирования PRO-seq.
Ученые проанализировали работу полимеразы у 20 видов организмов, представляющих два миллиарда лет эволюции: от архей и кишечной палочки до грибов, морских анемонов и человека. Сравнительный анализ показал, что «протопауза» появилась еще у одноклеточных эукариот: фермент не останавливался намеренно, а просто буксовал на старте из-за физических препятствий на молекуле ДНК. У животных появляются новые белковые субъединицы комплекса NELF, которые превратили вялое скольжение в жесткую фиксацию.
Чтобы доказать функциональность этого «тормоза», авторы научной работы провели эксперимент на стволовых клетках мышей. Они генетически модифицировали их так, чтобы иметь возможность мгновенно разрушать белок NELF, и подвергли клетки тепловому шоку. В норме при перегреве срабатывает белок-командир HSF1: он экстренно снимает полимеразы с паузы, запуская лавинообразный синтез защитных веществ.
Однако в клетках с разрушенным тормозом спасательная операция провалилась. Без удерживающего фактора полимеразы не ждали сигнала на старте, а хаотично «просачивались» вперед по гену. Когда пришел сигнал тревоги, активировать было некого: ферменты разбрелись по дистанции, синхронного синтеза не получилось.
Как показало это исследование, механизм паузы работает как стартовые колодки для спринтера. Он позволяет держать гены в состоянии взведенной пружины, чтобы в нужный момент — при развитии эмбриона или стрессе — запустить их мощно и синхронно. Сложность многоклеточной жизни построена на усовершенствовании древних молекулярных ошибок.
Telegram 
Дзен 
VK Мужчина, отправившийся на утреннюю прогулку на юго-западе Норвегии, случайно сделал крайне редкую и ценную находку — золотое украшение для ножен меча в виде переплетенных между собой змееподобных существ. По мнению ученых, в VI веке нашей эры этот артефакт специально поместили в трещину в скале в качестве подношения богам во времена голода и социальных потрясений.
Как доставить противоопухолевое лекарство в головной мозг через нос, придумали молодые ученые Института фармации имени А.П. Нелюбина Сеченовского Университета. Они создали «умную» интраназальную лекарственную форму на основе геллановой камеди, которая позволяет препарату дольше задерживаться на слизистой и доставлять активное вещество в мозг, минуя гематоэнцефалический барьер. Эксперименты на лабораторных крысах подтвердили безопасность технологии. Следующий шаг — проверка ее эффективности на моделях с глиобластомой — одной из самых агрессивных опухолей мозга.
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Канадские исследователи идентифицировали останки четырех членов пропавшей полярной экспедиции Джона Франклина 1845 года, сравнив их ДНК с генетическим материалом современных потомков. Открытие решило полуторавековую загадку с переодетым матросом и помогло восстановить маршрут отступления экипажа по льдам. Выяснилось, что при эвакуации моряки разделились по кораблям, после чего бросили ослабевших товарищей в спасательных шлюпках.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии