Похоже, что вирусные последовательности, хотя и казались «мусором», были все же в ходе эволюции приставлены к делу — регулировать активность генов там, где химические модификации ДНК по какой-то причине не подходят.
В
Роли одной из разновидностей не кодирующей белков ДНК — эндогенным ретровирусам — в развитии нервных клеток посвящена статья, опубликованная в Cell Reports (Fasching et al., TRIM28 Represses Transcription of Endogenous Retroviruses in Neural Progenitor Cells).
Клетки, из которых состоит нервная система, очень разные. Одних только нейронов насчитывается больше тысячи видов. При этом, естественно, геномы их одинаковы как между собой, так и с подавляющим большинством других клеток организма. Возникает вопрос, как эти различия появляются. Чтобы клетки были разными, нужно чтобы в них (хотя бы на стадии развития) гены были
Основным методом регуляции активности генов сегодня считается химическая модификация, метилирование — присоединение метильных групп атомов к некоторым цитозинам — составным элементам ДНК. Кроме этого существует много разновидностей регуляторных РНК. Обычно они взаимодействуют с уже синтезированной матричной ДНК, соответствующей гену, и вызывают ее деградацию, таким образом делая ген неактивным.
В последнее время появились свидетельства, что входящие в состав геномов почти всех сложных организмов в большом количестве бывшие вирусы тоже играют роль в регуляции активности генов.
Эндогенные ретровирусы составляют примерно 8–10% генома человека и мыши. Откуда они вообще там взялись? Когда вирус заражает клетку, он встраивает свой геном в ДНК клетки. Если это патогенный вирус, вызывающий острое заболевание, он начинает во всю размножаться, клетке делается плохо, с одной стороны, ей вредит вирус, с другой стороны, ее атакует иммунная система, обнаруживающая на поверхности клетки вирусные частицы. Вероятно, такая клетка погибнет, и ее копии вирусной ДНК исчезнут из организма. Но иногда заражение клетки вирусом происходит без всех этих эффектов или клетка
Иногда бывает так, что вирус встраивает свой геном, не в соматическую клетку, а в клетку половой линии. Если именно эта клетка примет участие в процессе оплодотворения, и из нее разовьется новый организм, то все его клетки будут содержать свою копию вирусного генома. В дальнейшем эта копия может передаваться по наследству. Так, за много лет эволюции живой природы у некоторых видов накопилось очень много вирусных последовательностей в геноме.
Разумеется, чтобы организм был жизнеспособен, вирусные последовательности должны стать неактивными. Обычно так и происходит, но инактивация иногда бывает неполной. Например, иногда активизация вирусов приводит к удвоениям генов в геноме — вирус создает свою копию и прихватывает ген с собой. Удвоение генов играет большую роль в эволюции, потому что одна из полученных копий перестает испытывать давление отбора и может свободно мутировать, не влияя на фенотип.
Оказалось, что неактивные вирусные фрагменты могут содержать активные последовательности, запускающие или подавляющие синтез РНК с близлежащих генов.
В обычных клетках TRIM28 нужен только на первом этапе, даже если потом его выключить, вирусные элементы не активизируются снова. В нервных стволовых клетках все происходит иначе. Без постоянного присмотра этого белка некоторые ретровирусы активировались сами и начинали регулировать активность соседних генов. Полное выключение TRIM28 для мышей оказалось летальным, а выключение одной копии гена — привело к расстройствам поведения, в частности — гиперактивности.
Похоже, что вирусные последовательности, хотя и попали в геном совершенно случайно, и казались раньше ученым мусором, были все же в ходе эволюции приставлены к делу — регулировать активность генов там, где химические модификации ДНК по
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru