Как на дрожжах
Митохондрия. Изображение: solvanam.com

Митохондрия. Изображение: solvanam.com

Фенотип живого существа определяется генами, но не только его собственными

Менее половины наследственных вариаций организма зависит от генотипа, выяснили ученые из Массачусетского технологического института (MIT) и кембриджского Института биомедицинских исследований Уайтхеда. Как говорится в исследовании, итоги которого опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, значительную роль при транскрипции и трансляции генетической информации в конечные протеины играют привнесенные элементы, такие, как митохондриальная ДНК и вирусы.

Уже более 10 лет ученые располагают полной картой человеческого генома, но принципиально новые методы лечения болезней, а тем более улучшения врожденных качеств, пока так и не появились. Определение роли отдельных генов остается серьезной проблемой, отчасти потому, что установлению прямых взаимосвязей препятствуют внешние факторы, влияющие на транскрипцию генетического кода: различные протеины, химические соединения, «цепляющиеся» к ДНК, фрагменты РНК.

Ученые обнаружили, что фенотип (вся совокупность характеристик индивида) зависит даже не столько от его собственного генетического кода, сколько от собственной ДНК митохондрий и случайно затесавшихся в процесс генной транскрипции вирусов.

Все началось с простого эксперимента по управлению ростом дрожжей. Ученые пытались проверить влияние определенного набора генов на этот процесс, для чего сравнивали развитие нескольких колоний одноклеточных, у части которых соответствующий участок ДНК был удален.

Результаты оказались абсолютно хаотичными: некоторые экспериментальные колонии дрожжей росли намного хуже контрольной группы, некоторые ничем не отличались от обычных. Разброс показателей казался совершенно необъяснимым. Тогда исследователи обратили внимание на присутствовавший в образцах РНК-вирус.

«Мы не могли воспроизвести многие из наших результатов и обнаружили, что в ходе экспериментов один двухцепочечный РНК-вирус в некоторых колониях исчезал, а в тех, где оставался, оказывал огромное влияние. Тогда мы выдвинули гипотезу, что если этот вирус так важен, то можно допустить, что и другие нехромосомные генетические элементы могут иметь значение. Поэтому мы обратили внимание на митохондрии», — объясняет профессор Дэвид Гиффорд, занимавшийся компьютерным анализом экспериментальных данных в MIT.

Митохондрии — это органеллы клеток, которые вырабатывают для них «топливо» — аденозинтрифосфат. От митохондрий зависит практически вся животная и растительная жизнь. При этом в эволюционном смысле их происхождение остается загадкой: у них есть собственная ДНК, отличная от ДНК организма, в котором они находятся. Ученые предполагают, что на заре жизни на Земле митохондрии были бактериями, у которых возник симбиоз с ранними простейшими организмами.

Ученые перестроили свой эксперимент с учетом новой гипотезы. Каждый образец дрожжей с тем или иным удаленным геном теперь рассматривался в нескольких вариантах — с разными комбинациями митохондрий и вируса. Для большего разнообразия они успешно имплантировали одним клеткам митохондрии других.

Оказалось, что простое удаление генов объясняет лишь около 40% вариативности в колониях дрожжей. Когда исследователи попытались линейно разбить имеющиеся образцы на категории в зависимости от присутствующего нехромосомного генетического материала, это помогло обосновать около 60% изменений.

Тогда инженеры из MIT построили компьютерную модель, учитывающую все многообразие образцов, и выявили нелинейную зависимость результатов от определенных сочетаний митохондрий и вируса. Различные комбинации нехромосомного генетического материала из разных источников объяснили более 90% вариативности экспериментальных организмов.

В генетическом коде хранится ключ к лечению многих болезней. Результаты эксперимента однозначно показывают, что при исследовании механизмов наследования и изменения необходимо учитывать не только собственный генотип особи и ее предков, но и другие факторы, такие как ДНК митохондрий и различных вирусов.

«Приговор Бисзку — это политическая акция Орбана» Далее в рубрике «Приговор Бисзку — это политическая акция Орбана»Бывший министр внутренних дел Венгрии 92-летний Бела Бисзку осужден на 5,5 лет за преступление без срока давности Читайте в рубрике «Наука и технологии» Казань выбрала лучшие стартапыИнвесторы на Kazan Startup Weekend в ИТ-парке начали сотрудничество с несколькими стартапами Казань выбрала лучшие стартапы

Комментарии

14 мая 2014, 20:44
Согласен. Окружающая среда является однисм из основополагающих факторов рекомбинации генов. В принципе, данная теория совсем не нова, но только теперь ученые смогли получить достоверные и наглядные её доказательства.
15 мая 2014, 10:43
Если честно, то становится страшно за будущих детей, учитывая то, какая среда сейчас нас окружает.
Авторизуйтесь чтобы оставлять комментарии.
Интересное в интернете
Дискуссии без купюр.
Читайте «Русскую планету» в социальных сетях и участвуйте в обсуждениях
Каждую пятницу мы будем присылать вам сборник самых важных
и интересных материалов за неделю. Это того стоит.
Закрыть окно Вы успешно подписались на еженедельную рассылку лучших статей. Спасибо!
Станьте нашим читателем,
сделайте жизнь интереснее!
Помимо актуальной повестки дня, мы также публикуем:
аналитику, обзоры, интервью, исторические исследования.
личный кабинет
Спасибо, я уже читаю «Русскую Планету»