Учёные открыли новый слой генетической информации

Томаты и верёвка символизируют рибосому и матричную РНК — ключевые элементы клеток, переводящие генетический код в белки (фото Gene-Wei Li/UCSF).

Понимание дополнительных правил работы генетического аппарата имеет не только фундаментальное, но и прикладное значение. Например, руководствуясь ими, можно будет генно-инженерными методами ускорить промышленное производство биотоплива или биологических препаратов.

Экспериментаторы из Калифорнийского университета в Сан-Франциско обнаружили, что незначительные (всего по одной букве) изменения в наследственном коде, не влияющие на конечный продукт, то есть кодируемый геном белок, могут отражаться на темпе синтеза этого белка.

Опыты с бактериями показали, что изменения в скорости трансляции и даже паузы в ней зависят от появления в коде того или иного типа так называемых избыточных кодонов — триплетов генетических букв (нуклеотидов).

Основой для открытия послужила оригинальная методика анализа работы клетки под названием «профилирование рибосом». При нём учёные извлекают из клеток рибосомы (на рисунке показана структура такого органоида) и препарируют всю генетическую информацию, с которой рибосома работает в данный момент. Так оказалось возможным с высокой точностью измерять текущую активность генов и скорость сборки белков (иллюстрация Dale Muzzey/UCSF).

Избыточными они называются потому, что, как считалось, содержат лишь дублирующую информацию. Ведь всего существует 64 кодона, а аминокислот, используемых живыми организмами для построения белков, – только 20. Таким образом, имеются целые группы разных кодонов, кодирующих одну и ту же аминокислоту.

Генетики радуются, ведь становится понятной одна загадка: те или иные организмы, как показали результаты секвенирования генома ряда видов, почему-то предпочитают использовать в своём наследственном коде один кодон вместо другого, хотя результат в плане синтеза белков вроде бы один и тот же.

«Мы многое не понимали в правилах, — заявил один из исследователей Джонатан Вайссман (Jonathan Weissman). — Генетический код считается избыточным, но избыточные кодоны, безусловно, не идентичны». Природа отбирает те или иные из них, исходя из требуемой скорости сборки белков, поясняют биологи.

Открытый механизм, в том числе способ постановки трансляции на паузу, учёные считают важным изобретением эволюции, позволяющим клетке избегать синтеза веществ в неподходящее время или в неправильном количестве.

Разумеется, ранее биологи уже знали, что сборка белков может идти очень неравномерно, но не было известно – что же управляет этими колебаниями. Теперь генетики смогли и сами регулировать данный процесс, заменяя в бактериях одни редкие кодоны на другие.

(Детали исследования можно найти в статье в Nature.)



Открыт генетический трюк морских вирусов

30 января 2012

Найден ген вкусового рецептора жира

16 января 2012

Генетики создали химер из клеток шести эмбрионов

10 января 2012

Учёные составили трёхмерную карту ДНК человека

10 января 2012

Генетики существенно продлили жизнь плодовых мушек

14 ноября 2011
  • Сергей Асташкин  29 марта, 15:47
    -- С сожалением вынужден констатировать, что интертрепация результатов ек выдерживает критики. Дело в том, что скорость экспрессии и необходимое количество ,как и время траснсляции вещи регулируемые посттранскрипционными процессингами , самими векторами (до 2000 НО) перед кодируемыми участками. Есть по-крайней мере три механизма решающие эти вопросы —
    1. обслуживающие посттрансляционые микроРНК ..
    а- снимающие с копирования мРНК и посылающие их на склад (ПИ-боди).
    б- оставляющие для повторных копирований,
    в- отдающие в «разделку на куски» мРНК после трансляции.
    2. предстартовый код (START)
    3. модифицирование пептида(белка)..

    Ребята очень не правы. рибосомы должны работать как часы, потому что не известен «список» стоящих на очереди,а там могут быть очень «спешащие» — так что — глупость несусветная ..

    ОтветитьНравится
  • Семён Есилевский  29 марта, 16:10
    Надо читать оригинальную статью чтобы такие выводы делать, а вы, подозреваю, ее даже не читали.
    ОтветитьНравится
  •   29 марта, 16:30
    Асташкин на статью не иначе отзыв писал, но статью все равно приняли :-))))))
    ОтветитьНравится
  • Дмитрий Семенов  29 марта, 16:50
    Ну после такого категоричной и развернутой критики господин Асташкин конечно же расскажет нам о причинах существования избыточных кодонов. Не будем же мы наивно предполагать, что они всего лишь «мусор»... Просим, просим....
    ОтветитьНравится
  • Василий Коровин  29 марта, 17:06
    А зачем ему её читать, если он сам написал её в Болгарии ещё 30 лет назад?
    ОтветитьНравится
  • Василий Коровин  29 марта, 17:07
    А что, наличие одного механизма исключает наличие другого? Тогда третьего механизма из вашего списка не существует, потому что есть первые два. Второго, кстати, тоже не существует, потому что есть первый.
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  29 марта, 17:09
    -- Видите ли, приятель, дело в том,что процессы в клетках не цифровой процессинг, определение третьего компанента и «захват» кода — вещь в себе. Одно и то же явление можно и должно, объяснять с разных позиций, доказывая, что же на самом деле случилось , скажем со скоростью процесса.. Механицизм работает до момента изучения исполнительной части в генетике..
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  29 марта, 17:12
    -- У меня есть доказательство, в моих статьях по оптимизации кода в геноме. При этом, рассчитанное количество вариантов — в точности равно 20 ,а не 64 ..Природа не так проста ,как вам кажется.. просто, посмотрите тут эти статьи..
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  29 марта, 17:16
    -- Видите ли Алексей, рибосома работает и от телповых колебаний, такой «механизм» «управления» природе не нужен. она имеет обратные петли управления и выравнивания эффектов ,даже в сложнейшем организме млекопитающих. Доверить это клетке ?! Было бв глупейшим вариантом решения проблемы.. ведь идёт эволюция , жизнь ? она сейчас одна через час- другая ? Вот было развитие плода — а вот уже старик ??? И что ?! Надо писать новые коды ?! Эти ребята ничего дальше клетки не видят.. вот в чём вопрос ..
    ОтветитьНравится
  •   29 марта, 17:16
    Асташкин, харэ увиливатЬ, уважаемый. Давайте статью покритикуйте (насыпает попкорн). Ну-с, с начала:
    Our current understanding...
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  29 марта, 17:18
    -- Эти механизмы не равноценны и одновременно работают — управляясь от ситуации в организме ! Вот в чём их цель, они не суть жёстко заданные параметры экспрессии..
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  29 марта, 17:20
    -- Ответ и проще и сложнее, проще потому что такого зверя просто нет. А сложнее, потому что связано с глубинными свойствами системы ..
    ОтветитьНравится
  •   29 марта, 17:21
    «-- С сожалением вынужден констатировать, что интертрепация результатов ек выдерживает критики...» — ваши слова? Критику итерТрепации в студию!
    ОтветитьНравится
  • Сделали тоже открытие. Бионжнеры ещё кучу лет назад обнаружили, что из-за другой частоты кодонов, процесс трансляции белка может не то что идти плохо, а вообще не идти. Редкий кодон оказался одним из сигналов регуляции трансляции.
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  29 марта, 17:54
    -- Да именно интертрепации это не ошибка ..
    а ответ : www.membrana.ru/edit/16605
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  29 марта, 17:56
    -- Леонид будь добр тут как-то проскочила статья в ссылку ?? Закрой её пожалуйста ?
    ОтветитьНравится
  •   29 марта, 17:59
    ’Асташкин — это не ответ, это отмазка, критику статьи пожалуйста
    иначе мне придется считать вас лжецом, милостивый государь
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  29 марта, 18:06
    -- ответ на кодоны : www.membrana.ru/particle/16605
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  29 марта, 18:08
    -- Что ?? Вы неграмотный опять что-то лепечите .. Я уж не думал, что вы настолько не понимаете математики ..
    ОтветитьНравится
  •   29 марта, 18:17
    Асташкин, вы сказали: «-- С сожалением вынужден констатировать, что интертрепация результатов ек выдерживает критики.»
    вы или не вы сказали?
    Критикуйте. Я слушаю вас внимательно.
    ОтветитьНравится
  • Все что написано в этом переводе — это азбучная истина из учебника по генетике, не понимаю что эта статья тут делает — у меня не приняли перевод статьи потому как она вышла мол 3 месяца назад — а тут дают статью полностью дающую информацию примерно 20-30 летней давности.
    Причины существования избыточных коддонов — математические если бы были не триплеты — а дуплеты — то был бы не достаток вариантов для кодирования 20 аминокислот — если триплеты — то избыток — а избыток природа использует с пользой — избыточность кодирования позволяет уменьшить количество ошибок — если у вас есть 5 вариантов коддирования одной и тойже аминокислоты — то в случае мутации есть большая вероятность что ошибка будет silent — т.е. даже при другом наборе нуклеотидов конечный продукт может быть тем же самым белком. Кроме того так как одни кодоны встречаются в организме реже чем другие — их использование приводит к замедлению трансляции — так как по всей видимости организм имеет меньшее количество т-Рнк данного типа.. Все это давно известно и давно используется генными инженерами — новости в этой «новости» нет абсолютно ни какой.
    ОтветитьНравится
  • Александр Вихров  29 марта, 18:56
    Cтатью, откровенно говоря, не понял. Всего 2 аминокислоты не имеют избыточных кодонов — метионин и триптофан. А самые распространенные имеют по 4-6 кодонов. Как их можно регулировать в ДНК не понимаю, ведь случайная мутация по 3-й букве довольно распространена и смысла, тобто аминокислоты, не меняет. Другое дело, что у 3-х аминокислот может быть другой корень и я сам замечал, что в некоторых белках минорный корень серина преобладает, что очень странно и не понятно.
    Объем экспрессии белков регулируется специальными механизмами. Причем здесь избыточные кодоны? Скорость экспрессии, естественно, будет выше, когда используются распространенные аминокислоты с выраженной избыточностью кодонов. Просто легче найти их тРНК со связанной АК. Это «открытие» довольно банальное следствие теорвера. Это никакой не механизм и особой научной ценности не представляет.
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  29 марта, 19:13
    Нет, они вроде не говорят о распространённости аминокислот и «широком выборе» кодонов. А о том, что с одними вполне конкретными кодонами синтез идет быстрее, чем с другими. Я бы не спешил называть открытие банальным следствием теории, не покопавшись в оригинальной статье буквально вдоль и поперёк (я сам для этого недостаточно подкован).
    ОтветитьНравится
  • Алекс Яковенко  29 марта, 20:58
    +1
    ОтветитьНравится
  • Александр Вихров  30 марта, 20:09
    То же мне новость. Ясно, что мотив ААААААААААА быстренько пойдет.
    ОтветитьНравится
  • Александр Вихров  29 марта, 19:17
    Вообще, статья не о том, судя по сопроводительной информации. Речь о SD последовательностях, которые встречаются в начале мРНК и имеют комплементарную реплику в рибосомальной РНК. Их взаимодействие вызывает паузу в работе рибосомы.
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  29 марта, 20:02
    Это часть находки, судя по релизу UCSF. Про «паузу» вообще-то я написал, просто не счёл нужным вдаваться в детали, слишком они специфичны для науч-поп формата.
    ОтветитьНравится
  • Александр Вихров  30 марта, 20:02
    Это не находка ваще. Вещь известная.
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  29 марта, 19:21
    -- У клетки нет нужды таким образом регулировать ?? ЧТО ?! Ведь всё равно пептид должен быть сделан ?! Было бы логично, если бы рядом шли синхронные процессы ?! Но их — нет ! Зато есть петли обратной связи, ,зато после этого пептид нужно собрать в белок и, часто, активировать его ! Процессинг в клетке устроен исключительно оптимально и логично, такой «прчиндал» клетки ни к чему ..Так и так надо регулировать всё в реальном времени. Работа рибосомы — достаточно затратная штука, клетке не всё равно — работает «техника» или нет ..не работающее уничтожается.. Обратная петля с избытком решает все вопросы задержек и ускорений — в гибком режиме.
    Но главное — тут не печатающая машина !! тут происходит несколько процессов:
    1 -определение кодона на мРНК ,
    2 -подбор тРНК с нужным кодом ,
    3 — прецизионнае передвижение на 3 (!) НО ! а если сдвиг и ошибка, попали на Amber ? Стоп ? фсё в топку ? поэтому рРНК своим хвостом уточняет — точно ли происходит сдвиг, не пропущен ли шаг ? Ясное дело, что не все НО в последовательности одинаково легко определяются, потому что их определяет система передвигающая «считывающую головку» ! ясно, что 4 -е положения не равноценны ? Что тут сложного ? возникает задержка на некоторых. Есть"предупреждающие" метки, которые, говорят о скором конце считывания — и т.п.. Сами мРНК ещё и содержат «вторичные» кодирование Т.н. вторичную информацию.я её заметил в Е.Коли — там основание достигает 4 (!) — это признак сложного кодирования ..
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  29 марта, 20:49
    -- Примерно 25% кодов в Е.коли имеют двойнойе прочтение..
    ОтветитьНравится
  • Врэж Багратуни  29 марта, 20:03
    Пишут к иллюстрации — Так оказалось возможным с высокой точностью измерять текущую активность генов и скорость сборки белков.
    Потрясающе! Какого высочайщего уровня достигла наука.
    Жаль, только почти ничего из этого в лекарство не преобразуется. Сердце, как лечили по старинке, так и продолжают так лечить. А ведь почти 70% людей умирают именно от сердечно-сосудистых проблем. Допотопное стентирование, это лучшее, что они надумали. Фармакологи на этой страшилки ужираются вволю, строят себе Брынцаловские виллы.
    ОтветитьНравится
  •   29 марта, 20:33
    Вреж, пока философы, извините, п...т, люди работают. В Штатах сердично сосудистые заболевания уже не убийца номер 1. Они за 6 лет снизили смертность от инфаркта практически на порядок. Стенты сейчас спасают жизнь тем кто 10 лет двинул бы кони, у меня друга (кстати, профессора физики) вытащили с того света именно с помощью стента. Так что чем ныть что космические корабли бороздят, а на жопе прыщик не прошел , вперед искатЬ лекарство от прыщей на жопе
    ОтветитьНравится
  • Врэж Багратуни  29 марта, 23:32
    Да я вроде бы не в таком уж плохом месте живу. Как никак столица Европы. Но вот после того как я попал в оеанимацию лет 6 назад они ничего нового мне не предложили. Те же самые лекарства. За 6 лет могли бы что-то новее предложить мне.
    Я за новостями слежу. Ничего существенного. Кстати, да, пишут, что статинами ситуация в Ша значительно улучшилась, но не более того. Думаю, они там до сих пор по смертности до сих пор в лидерах. 65% было по СС, 15% рак. Остальное по мелочи. Неужто ниже ракового порога опустили график по СС? Тем более, что по ракам существенный прогресс мол достигнут. Каждый год на 2% увеличивается количество излечённых.
    ОтветитьНравится
  •   29 марта, 23:47
    Цикл разработки лекарства — лет 10-20, так что радуйтесь тому что есть. Раньше и того не было. У меня отец пережил инфаркт в в СССР, по сравнению с тем как его лечили тогда и как меня лечили в Штатах недавно, гм, даже не хочу сравнивать.
    ПО инфарктам статистика валялась где-то на сайте NIH, найду пошлю ссылку. Что касается быстрого прогресса, то быстрый прогресс уже был, все что было на поверхности нашли и применили.
    ОтветитьНравится
  • Врэж Багратуни  30 марта, 02:24
    У вас тоже проблемы с сердцем? Это печально. Судья по вашим репликам, вроде бы ваша жизнь бьёт ключом, а значит на депрессуху у вас не должно хватить времени. Я то думал, что у таких сердце, как пламенный мотор. Тогда, видимо у вас это наследственное, от отца. Тут одному поставили стент 15 лет назад и он до сих пор здравствует. Дай бог Алексей вам здоровья и успехов в делах.
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  30 марта, 11:22
    -- Шварёв, вы задумывайтесь что пишите? : по сравнению с 30 годами назад .. смешно ведь ..
    ОтветитьНравится
  • Врэж Багратуни  9 апреля, 18:51
    По новостям из РОссии показывают, что и в России услиными темпами строятся высокотехнологичные больницы, для сердечников.
    Кстати, проблема плохого здравоохранения стала важнейщим моментом страха вернутся назад в Москву. Пишут, что до сих пор больные в коридорах лежат. И это в Москве, а что говорить о провинции?
    ОтветитьНравится
  • Юрий Новиков  29 марта, 22:29
    слой информации... новый.. ?
    "Кодоны ДНКа определяют порядок аминокислот в белке. А еще и скорость синтеза белков..
    ОтветитьНравится
  • Сергей Алексеев  30 марта, 11:16
    меня пугает перспектива, что люди в белых халатах «доиграються» с генетическим конструированием примитивных организмов, модифицированием той же кишечной палочки. И их убеждения что они пользуются многоуровневой защитой от ситуации, что культура не вырвется в окружающую среду, как-то не успокаивает.
    ОтветитьНравится
  • Евгений Храмцов  30 марта, 11:49
    Виртуальное моделирование показывает, что ни одно случайное распространение биологического оружия не может нанести серъезный ущерб человечеству.
    Причем, даже специальное многоточечное распространение биологического оружия не сможет уничтожить человечество.

    К примеру, берем вирус Эбола. У него одна из самых высоких летальностей — 90-93% и против него нет препаратов. Сам он не подходит, т.к. распространяется контактно. Скрещиваем его с вирусом оспы, чтоб получить высокую вирулентность.
    Этого будет тоже не достаточно, т.к. зону эпидемии быстро изолируют, если инкубационный период 2-3 дня.
    Увеличиваем инкубационный период до 10-14 дней, к примеру.
    И если распылить вирус в крупных аэропортах, то годика за пол получится сократить население до 1-2 млрд., если до этого не найдут лекарства или вакцины.

    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  30 марта, 12:04
    -- Не так, вирус Эбола и распостраняется специфически.. Не надо будить демона ..ГМО — прекрасный пример ..
    ОтветитьНравится
  •   30 марта, 12:58
    Асташкин, вы лжец, милостивый государь, извольте объясниццо. Харэ п...ть и критику статьи наружу, а то ведь придется вам на ходу уши отрезать. Коль нет подписки в сортире деревенском вы адрес почты мне оставьте и я вам копию вышлю, начните с Fig1b мне было что-то там неясно.
    ОтветитьНравится
  • О Ё  30 марта, 21:42
    На элементы.ру в библиотеке есть статья о геноме кошек. Всё разнообразие окрасов объясняется именно синонимическими генетическими заменами.
    ОтветитьНравится
  • Александр Вихров  31 марта, 18:26
    Да ну!
    Там ваще вот это написано: «Характер пигментации у многоцветных животных определяется не только генетическими факторами, но факторами развития, не контролируемыми генотипом».
    ОтветитьНравится
  • Андрей Ересько  1 апреля, 09:40
    Мало.
    Вот когда по «техническому заданию» смогут сделать геном никогда ранее не существовавшего существа (по чертежам на бумаге и описанию физиологии/психологии/инстинктов), тогда поверю, что мы про геном знаем всё.

    Геном человека это порядка 3 миллиардов пар оснований. Невозможно в таком объёме информации закодировать организм, его строение/инстинкты/порядок развития/психику/физиологию.
    Это порядка 500 мегабайт информации в «компьютерном» виде. Один фильм в паршивом качестве.
    А если учесть, что по современным представлениям полезной ДНК только 1,5%, то вообще — 5-10 мегабайт, одна MP3 песенка.
    А если учесть, что геном человека и червяка совпадают на 90%, то вообще, получается 500 килобайт информации отличающей человека от червяка (всего лишь 500 тысяч чисел!).

    Больше всего «генетическая информация», эти 500 тысяч чисел, похожи на «ручки подстройки», но никак не на исходную информацию об объекте.
    Либо на «разностную информацию», об отличии данного существа от некоего «базисного» для вселенной «образа», «эталона».

    Если что — я не из приверженцев альтернативной науки. Просто рассуждения человека от биологии далёкого. По окружающим знаю — как бывают наивны рассуждения людей неразбирающихся в теме :)

    ОтветитьНравится
  • Shamil Dzhanbolatov  30 апреля, 01:00
    Предлагаю игнорировать старперов коммунистов-атеистов хающих запад, но почти все поголовно сидящих там, которые здесь только для того, чтобы найти дурачка-спонсора, чтобы идеть на его шее. Таких старперов как Вреж, Иерархов, Коганицкий, Асташкин и т.п. Превратили славный современный сайт с новостями науки с Запада в клуб вспоминателей СССР и врагов США.
    ОтветитьНравится
  • Константин Верехин  9 января, 11:22
    Удивительный блог http://profi-rosnou.ru/ о самом необычном в мире
    ОтветитьНравится