Мусорная ДНК. Путешествие в темную материю генома - Несса Кэри

Синдром ломкой X-хромосомы с умственной отсталостью (синдром Мартина-Белл). Вызван экспансией ЦЦГ-повтора в области, не кодирующей белки и находящейся в начале гена. Повтор препятствует экспрессии гена, мешая клетке копировать его ДНК в РНК.

Синдром Опица-Каведжна. Вызван дефектами в белке, играющем важнейшую роль во взаимодействии с длинными некодирующими РНК в комплексе-медиаторе.

Синдром Патау. Вызван неравномерным распределением хромосомы 13 в развивающихся гаметах. Процесс зависит от особенностей центромеры — одной из мусорных областей генома.

Синдром Прадера—Вилли. Причиной заболевания служит аномальный импринтинг. Мусорная ДНК играет важнейшую роль при контроле импринтинга. В этих процессах участвуют области, контролирующие импринтинг, промоторы, длинные некодирующие РНК. Играет роль в них и взаимодействие с эпигенетическими системами.

Синдром Робертса. Обусловлен дефектами в белке, который требуется для обеспечения ДНК-структурирования высокого порядка при посредстве мусорных последовательностей.

Синдром Сильвера—Рассела. Причиной заболевания служит аномальный импринтинг. Мусорная ДНК играет важнейшую роль при контроле импринтинга. В этих процессах участвуют области, контролирующие импринтинг, промоторы, длинные некодирующие РНК. Играет роль в них и взаимодействие с эпигенетическими системами.

Синдром Файнгольда. Некоторые случаи обусловлены утратой определенного кластера малых РНК.

Синдром Эдвардса. Обусловлен неравномерным распределением хромосомы 18 в развивающихся гаметах. Процесс зависит от особенностей центромеры — одной из мусорных областей генома.

Спинальная мышечная атрофия. Ген SMN2 не в состоянии компенсировать мутации в почти идентичном ему гене SMN1 из-за вариации в нуклеотидном основании, препятствующей нормальному сплайсингу информационной РНК, созданной на основе гена SMN2. В итоге не удается синтезировать полноценно функционирующий белок.

Эмбриональная злокачественная опухоль мозга ETMR (embryonal tumor with multilayered rosettes, эмбриональная опухоль с истинными розетками). Обусловлена реаранжировкой и амплификацией кластера малых РНК.

Примечания

1

Что значит имя? Роза пахнет розой, / Хоть розой назови ее, хоть нет. («Ромео и Джульетта», акт II, сцена 2. Перев. Б. Пастернака.)

2

Встречаются и двунитевые РНК. Это особый класс, речь о котором пойдет в главе 18. (Прим. перев.)

3

Мы видим, что белки-слова могут образовываться путем удаления букв (участков, кодирующих аминокислоты), но не их перестановки. (Прим. перев.)

4

Руководитель компании Celera Genomics Крейг Вентер рассказал о своей жизни и своих работах по расшифровке генома человека в замечательной книге «Decoded Life» («Расшифрованная жизнь». Москва, БИНОМ, Лаборатория знаний, 2015).

5

Амиши — одно из наиболее консервативных направлений в меннонитстве, ставшее отдельной протестантской деноминацией. Как правило, амиши вступают в брак только с единоверцами. (Прим. перев.)

6

Вот эти классы: SINEs (short interspersed repetitive repeats, short interspersed elements (короткие рассеянные повторяющиеся последовательности, короткие рассеянные элементы»; LINEs (long interspersed elements (длинные рассеянные элементы)); LTRs (elements with long terminal repeats (элементы с длинной концевой зоной повторов)); ДНК-транспозоны.

7

Этот ген называется Мус.

8

Ген называется Gcn5. Он кодирует белок, обладающий целым рядом функций. Одной из них является добавление ацетильной группы к лизину — аминокислоте, содержащейся в некоторых белках.

9

Научный термин для клеточного самоубийства — программируемая гибель клеток, или апоптоз.

10

Основной фермент при этом кодируется геном TERT, а РНК матрица кодируется геном TR, который также именуется TERC.

11

Такие клетки называются гемопоэтическими стволовыми клетками (ГПСК), или гемоцитобластами.

12

Этот ген называется Dyskeratosis Congenita 1 (DKC1), или дискерин. (Дискерином называется также белок, связывающий РНК-теломеразу. — Прим. перев.)

13

В данном случае имеются в виду почкующиеся дрожжи — например, Saccharomyces cerevisiae.

14

Caenorhabditis elegans.

15

Эта элементарная повторяющаяся единица длиной в 171 нуклеотидную пару называется альфа-сателлитным повтором.

16

Гистона H3.

17

Этот ген называется SRY.

18

От «X-inactive (Xi)-specific transcript» (букв. «X-неактивный специфический транскрипт инактивированной X-хромосомы»).

19

Обратите внимание: оснований, а не пар оснований. РНК — однонитевая молекула, в отличие от ДНК.

20

Этот ген называется MeCP2. Его функция состоит в том, чтобы связываться с эпигенетически модифицированной (в данном случае — метилированной) ДНК, где он взаимодействуете другими белками, подавляя экспрессию генов на тех участках, к которым прикрепляется.

21

Это знаменитый мысленный эксперимент. При создании данного анекдота реальные лягушки не пострадали.

22

Это так называемые длинные интергенные некодирующие РНК (line RNAs, long intergenic non-coding RNAs).

23

Исключение — клетки иммунной системы, борющиеся со специфическими инфекциями. В ходе необычных процессов эти клетки проводят реаранжировку некоторых своих генов, создавая различные комбинации антител и рецепторов, способные реагировать на широчайший спектр чужеродных белков.

24

Этот главный репрессор называется EZH2. Данный фермент отвечает за добавление трех метильных групп к аминокислоте лизину, содержащейся в гистоне H3 в так называемом 27-м положении. Вкратце такая модификация именуется H3K27me3. Эго один из наиболее изученных признаков эпигенетической репрессии, если не считать метилирования ДНК.

25

Этот комплекс называется поликомб-комплексом 2 (Polycomb Response Complex 2, PRC2). Деятельность PRC2 плотно координируется с деятельностью другого репрессивного комплекса — PRC1. Комплекс PRC2 обычно создает первые репрессивные модификации на том или ином участке генома. Затем PRC1 вносит дополнительные модификации, которые стабилизируют репрессивное состояние.

26

Ключевую роль здесь играют белки DNMT3A и DNMT3L — заново синтезируемые ДНК-метилтрансферазы.

27

Этот белок называется DNMT1, или поддерживающей ДНК-метилтрансферазой.

28

Так называемая мутация de novo, т.е. не наследуемая, а возникающая заново, «с нуля».

29

Так называемая однородительская дисомия, в данном случае — материнская однородительская дисомия.

30

Этот ген называется UBE3A. Он пристраивает определенную молекулу (убиквитин) к другим белкам, что приводит к их деградации.

31

Привожу здесь чисто условные цифры — просто чтобы проиллюстрировать мысль.

32

РНК, вовлеченные в данный процесс, принадлежат к особому классу малых ядрышковых РНК, получившему название C/D box.

33

Метилтрансфераза, необходимая для данного процесса, называется фибрилларином. Фермент действует в комплексе с тремя другими белками и с малой ядрышковой РНК.

34

Митохондрии используют в своих биохимических процессах множество других белков, но большинство белков они получают из цитоплазмы клетки. Все белки, кодируемые лишь в митохондриях, задействованы в так называемой цепи переноса электронов митохондрий. Соответствующий процесс проходит в самих митохондриях и играет важнейшую роль для всего живого. Именно благодаря ему мы вырабатываем и накапливаем энергию, питающую наши клетки.

35