579
Вчені з Нідерландів підтвердили, що другий інформаційний шар ДНК існує
Послідовність змінних основ, визначених в молекулі ДНК, що міститься в кожній клітинці в нашому організмі, змушує нас, хто ми. У той же час, низка вчених вивчає можливість та ймовірність існування «альтернативної» прихованої мови, яка також кодує важливу інформацію геному в іншому вигляді та на іншому рівні. Ця закодована інформація повинна служити своєрідним посібником до дії, використовуючи які клітини нашого тіла здатні розпізнати і обробляти об'єм інформації в строго визначеній послідовності.
16654р.
7 червня 2016 року журнали.plos.org опублікував роботу групи вчених з Нідерландів, які вдалося довести існування другого прихованого інформаційного шару в нашій ДНК.
Як ДНК кодує білкову структуру
Як ви знаєте, основи ДНК – це ті будівельні блоки Всесвіту, які визначають можливість існування та відтворення усього життя на нашій планеті. Молоко ДНК містить чотири види азотно-розвантажувальних нуклеотидних основ, денотованих літерами "А", "Т", "С" та "Г".
Кожен з наших клітин містить близько 30 000 різних генів, тоді як деякі бактерії потребують 500. Гени містять коди, за якими білки синтезуються, а порядок амінокислот у них визначається. Де б є клітинки в організмі людини, вони завжди містять той же набір генів. Однак в залежності від типу клітин – клітини шкіри, нервові клітини або м’язові клітини – різні гени використовуються для синтезування нових білків.
Довгі пасма ДНК в хромосом клітинки щільно стискаються. Ущільне розташування ДНК в хромосомах здійснюється за рахунок спеціальних білків, навколо яких подрібнюються пасма ДНК. Але є білки в клітині, які для полегшення синтезу нових білків відповідно до коду, що міститься в ДНК, при необхідності перевести ДНК з компактної форми в розгортаний. Під впливом цих білків розгортаються хромосомні клітини, що готуються до поділу, і з цього моменту збираються в 10000 разів більше простору.
Ядротиди типу А, Т, С та Г, які входять до складу молекул довгих ДНК, розміщені в певному порядку, щоб забезпечити кодування білків в їх синтезі, що поставляється з 20 різних типів амінокислот. ДНК одночасно виконує роль матриці - кожен білок відповідає своєму гену, на моделі якого здійснюється синтез амінокислот, що утворюють необхідний білок. Таким чином, генетичний код втілюється в білки, а послідовність нуклеотидів в гені визначає послідовність амінокислот в білку. Найпростіша аналогія - це код Морсе, де крапки, даше і їх загальна кількість відповідають певним літерам алфавіту. Послідовність нуклеотидів, які прочитають три в часі, відповідає послідовності амінокислот в білку. Набір трьох нуклеотидів, які прочитаються в часі, зашифрує одну амінокислоту. Наприклад, набір нуклеотидів AUG закодовує амінокислотутіон.
Є 64 комбінації нуклеотидів, але тільки 20 різних типів амінокислот синтезуються. Це означає, що деякі тринітарні нуклеотидні послідовності не використовуються для синтезу амінокислот, але для позначення переривання процедури синтезу. Немає абсолютно безглуздих наборів нуклеотидів – кожен з них виконує певну функцію. Є кілька наборів нуклеотидів, які зашифрують однакові амінокислоти. Найбільший ген складається з двох мільйонів нуклеотидів, розміщених на кожному з його пасма, і найменших з тисяч.
Процес зчитування генетичної інформації ("транскрипція") починається з відкриття та розгортання невеликої порції ДНК подвійних геліксів в кінці хромосом. Генетичні коди цього розділу хромосоми потім скопійовані до молекули РНК, що ростуть як процес копіювання, з механізмом копіювання білків, що прилипає вздовж пасма ДНК. Процес передачі генетичного коду закінчується, коли так звана група терміналів амінокислот синтезується в кінці РНК - його наявність сигналізує кінець білкової ланцюжка цього коду.
Послідовність чергування цих основ у молекулах визначає інформацію, яка дозволяє клітинам нашого тіла виробляти строго визначену кількість білків і підтримувати інші життєві функції. Але незважаючи на те, що всі клітини в нашому організмі містять однаковий набір генів, самі клітини розвиваються різними способами, і найпростіше підтвердження цього є існування тканинних клітин різних типів, які складають різні органи. І все це знову і знову змушує вчених шукати додаткові ключі до «червоної», тобто не повністю дешифрована інформація.
молекули ДНК дуже компактно упаковані. З іншого боку, відомо, що в її незбираному вигляді ланцюг молекул, що містяться в одній комірці, в середньому становить 2 м. За гіпотезою, яка не змінилася з 80-х років минулого століття, механічні властивості молекули ДНК визначають, як вона буде складена всередині клітини. Останні дослідження голландських вчених підтвердили, що зміна форми молекули призводить до зміни «конволюції» спіралі ДНК. Це те, що дозволило нам говорити про наявність в ДНК другого механізму кодування, який відіграє не менш важливе значення в процесах підтримки відтворення білків, ніж базовий генетичний код.
Дослідницька команда Інституту фізики імені Лейдена під керівництвом Хельмута Шуйссель розробила комп’ютерну модель, розроблену для тестування вищевказаної гіпотези та пошуку шляхів доведення її дійсності. Логічною основою для моделі розглядається була схожа клітина хлібопекарських дріжджів і дріжджів роду Schizosaccharomycetes, що містить молекулу ДНК з однаковою послідовністю основ, але з різними механічними властивостями.
Як продемонстровано математичний аналіз моделі, молекули ДНК дріжджів дійсно скручуються (настрочені) і набувають компактні розміри під впливом різних механічних впливів в різних алгоритмах.
Ще одне підтвердження існування вторинного коду
Основним генетичним кодом, що міститься в ДНК, був частково дешифрований в 60-х роках минулого століття. З того часу наукова спільнота переконана, що ДНК містить лише інформацію про білки, які виробляються клітинами тіла як відповідь на зовнішні події та стимули. Незважаючи на те, що ця концепція дещо розширила час, основні принципи кодування «єдиною мовою» в ДНК залишилися незмінними.
Проте дослідження в цьому напрямку продовжувалися. У 2013 році група вчених з Університету Вашингтона (UW) вперше оголосила про існування прихованого вторинного коду, який найбільш безпосередньо визначає порядок читання послідовності основних генетичних інструкцій, що містяться в ДНК. Результати досліджень, які підтвердили правду гіпотези, опублікованих на сторінках науки.
Вчені склали, що інформація в генетичному коді написана на двох різних мовах. Перші описи та регламентують структуру та кількість білків, що виробляються клітинами, другий визначає послідовність виконання інструкцій, що регулюють читання генів. Будівельні споруди другої мови, як зазначають, потім науковцями у їх публікації, зафіксовані на вершині споруд першої, яка була основною причиною, що «в самому видному місці» була так довго прихована від уваги наукової спільноти.
Вивчаючи генетичні послідовності, вчені потім уклали, що деякі види кодонів (до 15% від їх загальної кількості), які називаються дуони, можуть мати два значення, один з яких асоціюється з описом структури білків, інших з принципами генного управління. Крім того, ці два значення дуже тісно пов'язані один з одним, так як інструкції з контролю генів в деяких випадках дозволяють стабілізувати певні ділянки складних білків в момент їх виробництва. І це дуони, які формують основу конструкцій другої мови, за допомогою яких наведено другий шар інформації в ДНК.
«Для більш ніж 40 років ми віримо, що всі зміни в генетичному коді молекул ДНК впливають лише на функцію виробництва білків в клітинах», – розповідає доктор Джон Сматояннопоулос, професор медицини та геноміки Університету Вашингтона. З новим знанням про наявність додаткової інформації, ми зможемо повністю прочитати всі записані в ДНК, в найпотужнішому пристрої зберігання, створеному природою.
Важливість роботи
Знаючи, що молекули ДНК містять два види інформації одночасно дозволить науковцям краще зрозуміти зміни білків, які відбуваються в результаті мутагенних процесів, що впливають на структуру ДНК. Точна і повна картина змін в структурі білків дозволить науковцям точно і неоднозначно визначити, які захворювання є причинами і які наслідки таких змін і розвивати нові методи лікування захворювань на основі змін частини інформації про ДНК, які регулюються тільки функціями генів.
З іншого боку, вчені змогли підтвердити вперше, що генетичні мутації, які, як і раніше, можуть впливати тільки на структуру базового коду генетичної послідовності, можуть впливати на механічну структуру ДНК, яка, в свою чергу, призведе до змін послідовності читання інструкцій для виробництва білків, зміни типу і кількості останніх.
Публікація на сайті Інституту фізики ім. Лейдена
Детальна робота в журналі PLOS One
Для вибору комплексного обладнання Dronk у вас є простий сервіс. Не забудьте підписатися на наш блог, буде багато більше...
Чому інтернет-магазини оплачують покупки? Огляд Xiaomi Mi Очищувач повітря 2 або як очистити повітря мегаполісу? Повернути гроші – Оберіть послугу повернення готівки для Aliexpress
Джерело: geektimes.ru/company/dronk/blog/277306/
16654р.
7 червня 2016 року журнали.plos.org опублікував роботу групи вчених з Нідерландів, які вдалося довести існування другого прихованого інформаційного шару в нашій ДНК.
Як ДНК кодує білкову структуру
Як ви знаєте, основи ДНК – це ті будівельні блоки Всесвіту, які визначають можливість існування та відтворення усього життя на нашій планеті. Молоко ДНК містить чотири види азотно-розвантажувальних нуклеотидних основ, денотованих літерами "А", "Т", "С" та "Г".
Кожен з наших клітин містить близько 30 000 різних генів, тоді як деякі бактерії потребують 500. Гени містять коди, за якими білки синтезуються, а порядок амінокислот у них визначається. Де б є клітинки в організмі людини, вони завжди містять той же набір генів. Однак в залежності від типу клітин – клітини шкіри, нервові клітини або м’язові клітини – різні гени використовуються для синтезування нових білків.
Довгі пасма ДНК в хромосом клітинки щільно стискаються. Ущільне розташування ДНК в хромосомах здійснюється за рахунок спеціальних білків, навколо яких подрібнюються пасма ДНК. Але є білки в клітині, які для полегшення синтезу нових білків відповідно до коду, що міститься в ДНК, при необхідності перевести ДНК з компактної форми в розгортаний. Під впливом цих білків розгортаються хромосомні клітини, що готуються до поділу, і з цього моменту збираються в 10000 разів більше простору.
Ядротиди типу А, Т, С та Г, які входять до складу молекул довгих ДНК, розміщені в певному порядку, щоб забезпечити кодування білків в їх синтезі, що поставляється з 20 різних типів амінокислот. ДНК одночасно виконує роль матриці - кожен білок відповідає своєму гену, на моделі якого здійснюється синтез амінокислот, що утворюють необхідний білок. Таким чином, генетичний код втілюється в білки, а послідовність нуклеотидів в гені визначає послідовність амінокислот в білку. Найпростіша аналогія - це код Морсе, де крапки, даше і їх загальна кількість відповідають певним літерам алфавіту. Послідовність нуклеотидів, які прочитають три в часі, відповідає послідовності амінокислот в білку. Набір трьох нуклеотидів, які прочитаються в часі, зашифрує одну амінокислоту. Наприклад, набір нуклеотидів AUG закодовує амінокислотутіон.
Є 64 комбінації нуклеотидів, але тільки 20 різних типів амінокислот синтезуються. Це означає, що деякі тринітарні нуклеотидні послідовності не використовуються для синтезу амінокислот, але для позначення переривання процедури синтезу. Немає абсолютно безглуздих наборів нуклеотидів – кожен з них виконує певну функцію. Є кілька наборів нуклеотидів, які зашифрують однакові амінокислоти. Найбільший ген складається з двох мільйонів нуклеотидів, розміщених на кожному з його пасма, і найменших з тисяч.
Процес зчитування генетичної інформації ("транскрипція") починається з відкриття та розгортання невеликої порції ДНК подвійних геліксів в кінці хромосом. Генетичні коди цього розділу хромосоми потім скопійовані до молекули РНК, що ростуть як процес копіювання, з механізмом копіювання білків, що прилипає вздовж пасма ДНК. Процес передачі генетичного коду закінчується, коли так звана група терміналів амінокислот синтезується в кінці РНК - його наявність сигналізує кінець білкової ланцюжка цього коду.
Послідовність чергування цих основ у молекулах визначає інформацію, яка дозволяє клітинам нашого тіла виробляти строго визначену кількість білків і підтримувати інші життєві функції. Але незважаючи на те, що всі клітини в нашому організмі містять однаковий набір генів, самі клітини розвиваються різними способами, і найпростіше підтвердження цього є існування тканинних клітин різних типів, які складають різні органи. І все це знову і знову змушує вчених шукати додаткові ключі до «червоної», тобто не повністю дешифрована інформація.
молекули ДНК дуже компактно упаковані. З іншого боку, відомо, що в її незбираному вигляді ланцюг молекул, що містяться в одній комірці, в середньому становить 2 м. За гіпотезою, яка не змінилася з 80-х років минулого століття, механічні властивості молекули ДНК визначають, як вона буде складена всередині клітини. Останні дослідження голландських вчених підтвердили, що зміна форми молекули призводить до зміни «конволюції» спіралі ДНК. Це те, що дозволило нам говорити про наявність в ДНК другого механізму кодування, який відіграє не менш важливе значення в процесах підтримки відтворення білків, ніж базовий генетичний код.
Дослідницька команда Інституту фізики імені Лейдена під керівництвом Хельмута Шуйссель розробила комп’ютерну модель, розроблену для тестування вищевказаної гіпотези та пошуку шляхів доведення її дійсності. Логічною основою для моделі розглядається була схожа клітина хлібопекарських дріжджів і дріжджів роду Schizosaccharomycetes, що містить молекулу ДНК з однаковою послідовністю основ, але з різними механічними властивостями.
Як продемонстровано математичний аналіз моделі, молекули ДНК дріжджів дійсно скручуються (настрочені) і набувають компактні розміри під впливом різних механічних впливів в різних алгоритмах.
Ще одне підтвердження існування вторинного коду
Основним генетичним кодом, що міститься в ДНК, був частково дешифрований в 60-х роках минулого століття. З того часу наукова спільнота переконана, що ДНК містить лише інформацію про білки, які виробляються клітинами тіла як відповідь на зовнішні події та стимули. Незважаючи на те, що ця концепція дещо розширила час, основні принципи кодування «єдиною мовою» в ДНК залишилися незмінними.
Проте дослідження в цьому напрямку продовжувалися. У 2013 році група вчених з Університету Вашингтона (UW) вперше оголосила про існування прихованого вторинного коду, який найбільш безпосередньо визначає порядок читання послідовності основних генетичних інструкцій, що містяться в ДНК. Результати досліджень, які підтвердили правду гіпотези, опублікованих на сторінках науки.
Вчені склали, що інформація в генетичному коді написана на двох різних мовах. Перші описи та регламентують структуру та кількість білків, що виробляються клітинами, другий визначає послідовність виконання інструкцій, що регулюють читання генів. Будівельні споруди другої мови, як зазначають, потім науковцями у їх публікації, зафіксовані на вершині споруд першої, яка була основною причиною, що «в самому видному місці» була так довго прихована від уваги наукової спільноти.
Вивчаючи генетичні послідовності, вчені потім уклали, що деякі види кодонів (до 15% від їх загальної кількості), які називаються дуони, можуть мати два значення, один з яких асоціюється з описом структури білків, інших з принципами генного управління. Крім того, ці два значення дуже тісно пов'язані один з одним, так як інструкції з контролю генів в деяких випадках дозволяють стабілізувати певні ділянки складних білків в момент їх виробництва. І це дуони, які формують основу конструкцій другої мови, за допомогою яких наведено другий шар інформації в ДНК.
«Для більш ніж 40 років ми віримо, що всі зміни в генетичному коді молекул ДНК впливають лише на функцію виробництва білків в клітинах», – розповідає доктор Джон Сматояннопоулос, професор медицини та геноміки Університету Вашингтона. З новим знанням про наявність додаткової інформації, ми зможемо повністю прочитати всі записані в ДНК, в найпотужнішому пристрої зберігання, створеному природою.
Важливість роботи
Знаючи, що молекули ДНК містять два види інформації одночасно дозволить науковцям краще зрозуміти зміни білків, які відбуваються в результаті мутагенних процесів, що впливають на структуру ДНК. Точна і повна картина змін в структурі білків дозволить науковцям точно і неоднозначно визначити, які захворювання є причинами і які наслідки таких змін і розвивати нові методи лікування захворювань на основі змін частини інформації про ДНК, які регулюються тільки функціями генів.
З іншого боку, вчені змогли підтвердити вперше, що генетичні мутації, які, як і раніше, можуть впливати тільки на структуру базового коду генетичної послідовності, можуть впливати на механічну структуру ДНК, яка, в свою чергу, призведе до змін послідовності читання інструкцій для виробництва білків, зміни типу і кількості останніх.
Публікація на сайті Інституту фізики ім. Лейдена
Детальна робота в журналі PLOS One
Для вибору комплексного обладнання Dronk у вас є простий сервіс. Не забудьте підписатися на наш блог, буде багато більше...
Чому інтернет-магазини оплачують покупки? Огляд Xiaomi Mi Очищувач повітря 2 або як очистити повітря мегаполісу? Повернути гроші – Оберіть послугу повернення готівки для Aliexpress
Джерело: geektimes.ru/company/dronk/blog/277306/
