Ученые узнали, как эволюция структуры генов связана с их функциями
Команда ученых Сеченовского Университета вместе с коллегами из других научных центров выяснила, что структура генов, которые регулируют экспрессию вовлеченных в многочисленные взаимодействия белков, эволюционирует значительно медленнее, чем у прочих. При этом изменения в регуляторной активности генов с числом взаимодействий не связаны. Эти данные пригодятся для создания новых методов ранней диагностики и таргетной терапии.
Результаты исследования опубликованы в журнале Frontiers in Genetics. Структурная эволюция генов — это изменения в последовательности ДНК, из которой синтезируются белки. Такие изменения могут влиять на свойства, форму и функции белков, которые кодируются генами. Регуляторная эволюция — это изменения в механизмах, управляющих активностью генов. Она определяет, когда и где ген активируется, что, в свою очередь, влияет на процессы, в которых участвует белок. Таким образом, структурная эволюция влияет на сами белки, а регуляторная — на их экспрессию (выработку).
Генетическая эволюция играет ключевую роль в биологии, однако механизмы, связывающие структурные изменения генов с их функциями в сложных молекулярных сетях, до сих пор изучены недостаточно. Особенно остро эта проблема стоит в отношении молекулярных путей, участвующих в развитии онкологических и других системных заболеваний.
Чтобы узнать больше об аспектах эволюции генов, исследователи смоделировали человеческий интерактом — полный набор взаимодействий между молекулами в отдельной клетке. С помощью этой модели, включающей более 600 тысяч молекулярных взаимодействий, команда изучила активность более 4500 генов и 1900 молекулярных путей.
Анализ показал, что структурная эволюция значительно замедляется для генов, регулирующих экспрессию белков, вовлеченных в многочисленные взаимодействия. Регуляторная же эволюция, как выяснилось, от количества взаимодействий не зависит.
«Эти данные подтверждают гипотезу о том, что белки, играющие центральную роль в биологических процессах, подвергаются более строгим эволюционным ограничениям, что сохраняет их функциональность. По всей видимости, структурная эволюция генов регулируется их ролью в молекулярных сетях, что позволяет по-новому взглянуть на механизмы генетической адаптации», — отметил главный научный сотрудник Института персонализированной онкологии Сеченовского Университета доктор биологических наук Антон Буздин.
Результаты исследования расширяют понимание эволюционных процессов, связывающих структуру и функции генов, что открывает новые перспективы для диагностики и лечения онкологических заболеваний. В частности, дальнейшие исследования позволят понять, как на молекулярном уровне изменяются белки, играющие ключевую роль в развитии рака, что даст возможность создать инструменты для ранней диагностики опухолей на основе выявления таких мутаций.
Кроме того, знания о взаимодействиях белков и их эволюции открывают перспективы для разработки новых таргетных препаратов, что может значительно повысить точность терапии и минимизировать побочные эффекты.
Telegram 
Дзен 
VK Если достаточно развитая цивилизация может отправлять к звездам не колонистов, а крошечные автономные зонды с ИИ, роботами и архивами знаний, то молчание Вселенной становится еще более странным. Возможно, развитые цивилизации не строят космические империи и не окружают звезды мегаструктурами, а расселяются по Галактике тихо — с помощью малозаметных автоматических систем.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Китайские и британские палеонтологи обнаружили древнейший эволюционный прообраз челюстей современных пауков и скорпионов. Просканировав окаменелость животного Urokodia aequalis возрастом 518 миллионов лет, ученые выявили самую раннюю известную науке переходную форму хелицер. Трехмерная модель впервые наглядно показала, как именно возникло главное оружие паукообразных: несколько суставов длинных хватательных конечностей, характерных для кембрийских хищников, срослись воедино и образовали новый ротовой аппарат.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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