В Израиле открыт код доступа к генам

Открыт механизм, контролирующий доступность информации, закодированной в ДНК. Сообщение об этом достижении опубликовали в журнале Nature Эран Сегаль (Eran Segal) из израильского института Вейцмана и Джонатан Уидом (Jonathan Widom) из Северо-западного универститета в Иллионойсе.

В дезоксирибонуклеиновой кислоте – ДНК – содержится программа, по которой развивается и живёт любой живой организм на Земле. Информация, которая записана в этих огромных молекулах, обладает колоссальной избыточностью. Человеческий организм использует не более 10 процентов полученных по наследству "программ" – генов – из числа записанных в его ДНК. Кроме того, в нитях ДНК содержатся значительные "пустые" участки. Они выполняют важную структурную роль, но не несут генетической информации.

Какие участки ДНК будут работать, а какие – останутся "заархивированными", определяется "механически": значительная часть ДНК плотно упакована в так называемые нуклеосомы и недоступна для считывания. Нуклеосомы образованы нитью ДНК, накрученной на особые белки, называемые гистонами. От свойств гистонов и зависит доступность заключенного в ДНК генетического кода.

Механизм блокировки генов един у всех живых существ. Это показывает, насколько важным и фундаментальным свойствам живого он является. Недоступность большей части генов – абсолютно необходимое для здоровья организма условие. Именно поломка вышеописанного механизма приводит к раку и ряду других тяжелых нарушений работы клеток.

Фактически, от доступности или, наоборот, заблокированности тех или иных участков ДНК в организмах разных видов и в клетках различных тканей одного организма зависит не меньше, чем собственно от содержащейся в ДНК информации. Какой станет новая особь, какая клетка даст начало коже, а какая – глазу – всё это зависит от работы гистонов.

Международная группа ученых под руководством Сегаля и Уидома исследовала геном дрожжей. Проверив более двухсот участков ДНК, которые у дрожжей свернуты в нуклеосомы, они сумели найти последовательности, с помощью которых в 50 процентах случаях удалось предсказать наличие в данном участке ДНК нуклеосомы у других организмов.

Было показано, что для того, чтобы в определенном участке ДНК образовала нуклеосому, достаточно лишь нескольких из ряда открытых последовательностей. Аналогично коду ДНК, определяющему, какая аминокислота будет находиться в какой позиции в белковой молекуле, код, определяющий возникновение нуклеосом, также обладает свойством вырожденности, т.е. одно явление кодируется несколькими разными комбинациями. Это может свидетельствовать о единой природе методов кодирования информации как на уровне самой ДНК, так и на уровне выделения в ней заблокированных и доступных для считывания участков.

Теперь, вероятно, можно говорить о том, что наложение этих двух систем кодирования на одну и ту же последовательность "знаков" в ДНК и есть тот неописанный доселе механизм, который позволяет передавать по наследству информацию одновременно громадную по объёму, абсолютную по точности и, в то же время, позволяющую организмам гибко реагировать в ответ на изменения окружающей среды.

По мнению опрошенных газетой The New York Times экспертов, открытие Сегаля и Уидома – важнейшее достижение молекулярной биологии последнего времени, которое, с одной стороны, проливает свет на фундаментальные закономерности развития живых существ, а с другой – может дать практические результаты, например, для использования стволовых клеток в практической медицине.