Расшифровка тайн создания генов: палиндромы в ДНК

к Тацуя Накамура
5 Комментарии
DNA Palindromes

Недавнее исследование выявило процесс формирования палиндромов ДНК, которые могут проложить путь для новых генов микроРНК, открыв новые взгляды на происхождение генов и потенциально повлияв на наше понимание структур РНК.

В Университете Хельсинки группа исследователей обнаружила процесс, который спонтанно генерирует палиндромы ДНК, что может привести к образованию новых генов микроРНК из последовательностей ДНК, которые не кодируют белки. Этот прорыв, достигнутый в ходе исследования последствий ошибок репликации ДНК на структуре молекул РНК, предлагает новое понимание того, как возникают гены.

Вопрос о том, как возникают гены в живых организмах, долгое время оставался загадкой. Команда из Хельсинки пролила свет на этот вопрос, исследовав происхождение малых регуляторных генов и определив процесс, который формирует палиндромы их ДНК. Эти палиндромы могут эволюционировать в гены микроРНК при правильных условиях.

Гены и белки: фундаментальные компоненты жизни

Наш геном, состоящий примерно из 20 000 генов, отвечает за построение белка. Эти обычные гены регулируются тысячами более мелких регуляторных генов, самый маленький из которых производит молекулы микроРНК длиной около 22 пар оснований. Хотя количество генов относительно стабильно, в ходе эволюции время от времени появляются новые гены. Происхождение этих новых генов остается источником интереса для ученых.

Разгадка палиндромной загадки

Молекулы РНК нуждаются в палиндромных последовательностях для поддержания своей функциональной формы. Однако вероятность случайных мутаций, образующих эти последовательности, особенно для простых генов микроРНК, чрезвычайно низка. Это озадачило исследователей. Загадку разгадали специалисты Института биотехнологии Хельсинкского университета. Они описали процесс, способный мгновенно создавать полные ДНК-палиндромы, тем самым потенциально формируя новые гены микроРНК из ранее некодирующей ДНК.

Репликация ДНК: новые открытия

Этот исследовательский проект, финансируемый Академией Финляндии, изучал ошибки репликации ДНК. Руководитель проекта Ари Лойтыноя сравнивает репликацию ДНК с набором текста: обычно мутации сродни однобуквенным опечаткам. Однако команда сосредоточилась на более крупных ошибках, подобных ошибочному копированию текста, особенно когда в результате получается палиндром.

Команда заметила, что определенные ошибки репликации приводят к образованию палиндромов, способных складываться в шпильковые структуры, как объяснил Ари Лойтыноя.

Ошибки ДНК и структуры РНК

Команда признала, что некоторые ошибки репликации ДНК могут быть полезными. Этими наблюдениями поделился Микко Фриландер, эксперт по биологии РНК, который отметил их связь со структурами молекул РНК.

Фриландер объясняет, что основания в соседних палиндромах внутри молекулы РНК могут объединяться в пары, образуя шпилькообразные структуры, необходимые для функционирования РНК.

Фокус был сужен до генов микроРНК из-за их упрощенной структуры: они очень короткие и для эффективного функционирования должны складываться в форму шпильки.

Ключевым прорывом стало использование специального компьютерного алгоритма для отслеживания истории генов, как подробно описала постдокторант Хели Мёнттинен. Сравнивая геномы различных приматов и млекопитающих, команда смогла идентифицировать виды с парами палиндромов микроРНК и без них, что привело к пониманию того, что целые палиндромы генерируются в результате одиночных мутаций.

Последствия и широкое применение

Исследователи из Хельсинки, сосредоточившие свое внимание на людях и других приматах, показали, что этот недавно открытый механизм может отвечать за значительную часть новых генов микроРНК. Подобные закономерности, наблюдаемые в других эволюционных линиях, предполагают универсальный механизм происхождения.

Хели Монттинен подчеркивает более широкие последствия этого открытия, такие как понимание основных принципов жизни и эволюции генов РНК.

Хотя исследование было сосредоточено на небольших регуляторных генах, считается, что полученные результаты могут быть применимы и к другим генам и молекулам РНК, что потенциально приведет к более сложным структурам и функциям РНК посредством естественного отбора.

Это исследование было опубликовано в Трудах Национальной академии наук.

Цитата: «Генерация микроРНК de novo в результате переключения матрицы во время репликации ДНК», авторы Хели А. М. Монттинен, Микко Дж. Фриландер и Ари Лойтыноя, от 29 ноября 2023 г., в Трудах Национальной академии наук.
DOI: 10.1073/pnas.2310752120

Часто задаваемые вопросы (FAQ) о ДНК-палиндромах

Каково ключевое открытие в недавнем исследовании создания генов?

Исследование, проведенное учеными из Хельсинкского университета, выявило процесс, который спонтанно генерирует палиндромы ДНК, что может привести к образованию новых генов микроРНК из некодирующих последовательностей ДНК.

Как палиндромы ДНК способствуют созданию генов?

ДНК-палиндромы, образуясь, могут при подходящих условиях эволюционировать в гены микроРНК. Эти палиндромы необходимы для того, чтобы молекулы РНК складывались в свои функциональные шпильки, что имеет решающее значение для функционирования генов.

Какая методология использовалась в этом исследовании создания генов?

Исследование включало изучение ошибок репликации ДНК и их влияния на структуры молекул РНК. Он включал использование специального компьютерного алгоритма для моделирования истории генов и сравнения геномов различных приматов и млекопитающих.

Каковы последствия открытия ДНК-палиндромов?

Это открытие может объяснить образование значительной части новых генов микроРНК у людей и других приматов. Это предполагает универсальный механизм происхождения генов, потенциально влияющий на наше понимание структур и функций РНК.

Кто руководил исследовательским проектом по палиндромам ДНК и созданию генов?

Исследовательский проект возглавил Ари Лёйтиноя и включал в себя сотрудничество с такими экспертами, как Микко Фриландер и постдокторант Хели Мёнттинен, уделяя особое внимание областям ошибок репликации ДНК и биологии РНК.

Подробнее о ДНК-палиндромах

  • Исследовательский университет Хельсинки
  • Исследование формирования палиндрома ДНК
  • Информация о создании генов микроРНК
  • Структуры РНК и происхождение генов
  • Исследования, финансируемые Академией Финляндии
  • Статья в трудах Национальной академии наук

Вам также может понравиться

5 Комментарии

Джесси М 1ТП2Т - 1ТП3Т

Вау, это супер интересно! до этого никогда не знал, как работают палиндромы ДНК и даже чем они были. здорово видеть такие достижения в генетике 🙂

Отвечать
МайкЛ 1ТП2Т - 1ТП3Т

интересное исследование, но действительно ли оно новаторское? Мне кажется, что мы уже давно знаем о структурах ДНК… тем не менее, команда Хельсинки молодец.

Отвечать
Сэм_ТехГуру 1ТП2Т - 1ТП3Т

Должен сказать, я впечатлен. Подобные исследования двигают науку вперед. Кто знал, что ошибки репликации ДНК могут привести к созданию новых генов? Наука – это здорово!

Отвечать
ГенетикаFan45 1ТП2Т - 1ТП3Т

Исследователи из Хельсинки задумали нечто важное: последствия для понимания эволюции генов огромны, не могу дождаться, чтобы увидеть, к чему это приведет! Продолжайте хорошую работу.

Отвечать
ЛаураБи 1ТП2Т - 1ТП3Т

Прочитал статью, но все равно немного запутался. Может кто-нибудь объяснить проще? Что такое палиндром ДНК и почему он важен для генов?

Отвечать

Оставить комментарий

* Используя эту форму, вы соглашаетесь с хранением и обработкой ваших данных на этом сайте.

1ТП1Т — веб-ресурс, посвященный предоставлению актуальной информации о быстро меняющемся мире науки и технологий. Наша миссия — сделать науку и технологии доступными для всех через нашу платформу, объединяя экспертов, новаторов и ученых, чтобы поделиться своими знаниями и опытом.

Подписаться

Подпишитесь на мою рассылку, чтобы получать новые сообщения в блоге, советы и новые фотографии. Давайте оставаться в курсе!

© 2023 1ТП1Т

ru_RUРусский