блуждающий ген что это такое
блуждающий ген
блуждающий ген
Ген, который может перемещаться в пределах генома
[http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech_Eng-Rus.pdf]
Тематики
Смотреть что такое «блуждающий ген» в других словарях:
ВВГБТАТНВЦ-АЯ — HEt BHiH С И С ГОД 4 U ВЕГЕТАТИВНАЯ НЕГПНАН CIH TFMA III й*гл*. 4411^1. Jinn РИ»И рягцхш^чпт* dj ^LbH [ljii vmrlu+W 0*1 WII» *П* ЬмК Риг, П. С«ема хала волокон симпатической системы (вариант no Toldt y н MQltcr y), 1 нс, 12,… … Большая медицинская энциклопедия
Медицина — I Медицина Медицина система научных знаний и практической деятельности, целями которой являются укрепление и сохранение здоровья, продление жизни людей, предупреждение и лечение болезней человека. Для выполнения этих задач М. изучает строение и… … Медицинская энциклопедия
КРОЛИКИ — КРОЛИКИ, Lepus cuniculus domesticus, грызуны сем. заячьих (Leporidae), являются одними из наиболее широко употребительных лабораторных животных (см.) и применяются для самых разнообразных физиологических, общепатологических, но гл. обр.… … Большая медицинская энциклопедия
Телевизионные показы аниме в России по годам — Ниже представлен список премьерных показов аниме фильмов и сериалов на российском телевидении в календарном порядке. Содержание 1 До 1998 года 2 2000 год 3 2002 год 4 … Википедия
Убыр — (башк. убыр, восходит к общетюркскому оbur от корня оp ‘засасывать’, ‘затягивать’) в башкирской мифологии упырь, вампир; мифический персонаж, оборотень, покойник. В сказках встречаются персонажи башк. убыр әбей старушка убыр (другое… … Википедия
блуждающий ген
блуждающий ген
Ген, который может перемещаться в пределах генома
[http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech_Eng-Rus.pdf]
Тематики
Смотреть что такое «блуждающий ген» в других словарях:
блуждающий ген — Ген, который может перемещаться в пределах генома [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Тематики биотехнологии EN roving gene … Справочник технического переводчика
ВВГБТАТНВЦ-АЯ — HEt BHiH С И С ГОД 4 U ВЕГЕТАТИВНАЯ НЕГПНАН CIH TFMA III й*гл*. 4411^1. Jinn РИ»И рягцхш^чпт* dj ^LbH [ljii vmrlu+W 0*1 WII» *П* ЬмК Риг, П. С«ема хала волокон симпатической системы (вариант no Toldt y н MQltcr y), 1 нс, 12,… … Большая медицинская энциклопедия
Медицина — I Медицина Медицина система научных знаний и практической деятельности, целями которой являются укрепление и сохранение здоровья, продление жизни людей, предупреждение и лечение болезней человека. Для выполнения этих задач М. изучает строение и… … Медицинская энциклопедия
КРОЛИКИ — КРОЛИКИ, Lepus cuniculus domesticus, грызуны сем. заячьих (Leporidae), являются одними из наиболее широко употребительных лабораторных животных (см.) и применяются для самых разнообразных физиологических, общепатологических, но гл. обр.… … Большая медицинская энциклопедия
Телевизионные показы аниме в России по годам — Ниже представлен список премьерных показов аниме фильмов и сериалов на российском телевидении в календарном порядке. Содержание 1 До 1998 года 2 2000 год 3 2002 год 4 … Википедия
Убыр — (башк. убыр, восходит к общетюркскому оbur от корня оp ‘засасывать’, ‘затягивать’) в башкирской мифологии упырь, вампир; мифический персонаж, оборотень, покойник. В сказках встречаются персонажи башк. убыр әбей старушка убыр (другое… … Википедия
Пойман «блуждающий ген»
О существовании так называемых «скачущих», или «блуждающих» генов – транспозонов – ученые начали подозревать около 50 лет назад. Но вот только недавно удалось застать «блуждающий ген», если можно так сказать, «на месте преступления». Группа американских генетиков открыла и описала трехмерную структуру фермента в бактерии, который отвечает за перенос скачущего гена из одного положения в цепи ДНК в другое.
Транспозоны являются одним из важнейших механизмов эволюции, обеспечивая необходимый уровень мутационной изменчивости, на которой базируется естественный отбор. По оценкам генетиков, около 30% человеческого генома представлено транспозонами. Транспозоны могут вносить и другие изменения в геном, обеспечивая передачу по наследству, например, сопротивляемость к антибиотикам или другие полезные (или не очень) качества.
Детальное понимание работы транспозонов и ферментов, их обслуживающих, должно помочь ученым в разработке «генетического лекарства» от СПИДа, так как этот вирус использует схожие механизмы для встраивания своего генетического кода в человеческую ДНК. Транспозазы (ферменты, работающие с блуждающими генами) и интегразы (вирусные ферменты) оказались весьма близки по строению. Теперь биохимики изучают пять различных транспозаз и интеграз, чтобы детально изучить механизм их действия и найти средства, могущие препятствующие проникновению генного материала вируса в клетку.
О транспозонах заговорили в 1951 году, когда генетик Барбара МакКлинток предположила их существование для объяснения некоторых генетических механизмов, наблюдавшихся ею в зерне. Генетики не оценили ее теорию, и Нобелевскую премию Барбара получила только в 1983 году. Тем не менее, за прошедшие полвека генетики добились серьезных успехов в понимании механизмов работы блуждающих генов.
Однако предшествующие исследования ферментов, обслуживающих транспозоны, были сконцентрированы на изучении той части фермента, которая отвечает за «вырезание» фрагмента из спирали ДНК. И только сейчас, после рентгенографического изучения комплекса ДНК-фермент и построения трехмерной модели его молекулы, ученые могут достаточно ясно понять механизмы его работы на молекулярном уровне.
Готовясь к переносу, одна молекула фермента связывается со специфической областью на одном конце транспозона, а вторая «заходит сзади» – проделывает то же самое с противоположной стороны. Молекула фермента неспособна разорвать молекулу ДНК в месте своего крепления. Поэтому, когда полученный комплекс «закольцовывается» и две молекулы транспозазы соединяются, они производят «надрез» в месте крепления другой молекулы. Затем получившийся комплекс фермента и транспозона переходит в свободное плавание до тех пор, пока не найдет себе новое место в структуре ДНК.
Блуждающие гены
Селекцией человек занимался с давних пор – изменял размер и внешний вид животных и растений, выводил новые породы и сорта. Но до появления трансгенеза на это уходили многие годы. Сегодня процесс создания организма с новыми свойствами занимает гораздо меньше времени. Об этом рассказал в Дни науки аспирант Института цитологии и генетики СО РАН Иван БУРКОВ.
Трансгенез – процесс введения чужеродного гена (трансгена) в живой организм. Он приобретает новое свойство, которое может передавать потомству. По сути, это та же селекция, ничем не отличающаяся от методов, созданных самой природой и человеком при отборе лучших растений и животных из урожая и потомства. Разница лишь во времени получения желаемого результата.
С возникновением метода трансгенеза появилась возможность улучшать свойства животных, мясо которых употребляется в пищу. Например, усиливать защитные функции их организма от различных заболеваний, улучшать вкусовые качества или увеличивать мышечный вес. Сегодня, если необходимо, чтобы животное или растение обладало каким-то признаком и могло передавать его по наследству, можно встроить в его геном новый ген. Разумеется, это не означает, что для повышения морозоустойчивости помидора используется ген белого медведя – область подобных взаимодействий сильно ограничена.
Одним из первых трансгенных организмов в истории генетики была кишечная палочка – излюбленный объект исследования наряду с мушками-дрозофилами. В 1970-х годах генетикам удалось встроить в эту палочку ген инсулина человека – важнейший белок, используемый для лечения диабета. До этого инсулин выделяли из поджелудочной железы свиней. Он был дорогой и не особенно эффективный. После успешного введения этого гена кишечной палочке она стала производить инсулин в больших количествах – так впервые появилась уникальная технология, ставшая начальным этапом большой работы с трансгенными организмами во всем мире.
Почему встроить ген в чужой геном так непросто? Любой организм сопротивляется чужеродному материалу и отторгает чужие гены, либо выбрасывая их вовсе, либо лишая необходимых свойств. В результате многолетней работы группы зарубежных ученых у кишечной палочки было удалено почти 15% генома. К счастью, это не отразилось на ее жизнеспособности, а геном стал стабильным и предсказуемым.
В 1982 году много шума наделала статья об успехе генетика, встроившего мыши ген гормона роста человека. Для обложки журнала рядом с ученым были сфотографированы две мыши – обычная и гигантская. Генетики всего мира кинулись выводить новые породы скота. Но сделать из коровы подобие мясистого мамонта не удалось. Иван Бурков предполагает, что в процессе селекции человек так долго отбирал самых крупных животных, увеличивая массу последующих поколений, что дальше уже некуда.
Основные три метода получения трансгенных животных – использование генетически модифицированных эмбриональных стволовых клеток, интрацитоплазматическая инъекция модифицированных сперматозоидов (ИКСИ) и, наиболее популярный, – прямая микроинъекция модифицированной генетической конструкции. В первом случае ученые выделяют из эмбриона животного стволовые клетки, внедряют в них новый ген и пересаживают полученную конструкцию суррогатной матери. Если эксперимент прошел удачно, то родится трансгенное животное. Во втором случае модифицируется не эмбрион, а сперматозоид, с помощью которого затем производится искусственное оплодотворение и внедрение генетической конструкции в матку суррогатной матери. В третьем – с помощью очень тонкой иглы в ядро оплодотворенной яйцеклетки внедряется генетическая конструкция, которая затем переносится в организм реципиента. Этот процесс полностью соответствует методу искусственного оплодотворения, который сегодня широко используется в медицинской практике для лечения бесплодия, с той лишь разницей, что человеческий сперматозоид не модифицируют.
Сегодня человек использует трансгенные технологии для изучения функций различных генов, моделирования заболеваний, получения лекарств, для сельскохозяйственных и пищевых нужд, улучшения внешнего вида животного или растения («для красоты»). К последнему можно отнести выведение новых пород собак, кошек, аквариумных рыбок или сорта роз без шипов с крупными яркими бутонами. Иван Бурков продемонстрировал фотографии животных, содержащих в тканях кожных покровов «зеленый белок», который светится в ультрафиолетовых лучах. Он был взят от медузы и встроен в геном кролика, двух обезьян и нескольких свиней.
Прорыв ожидает медицину в случае успеха исследований в области ксенотрансплантации – пересадки органов животного человеку. Трансплантация органов от человека к человеку – большая проблема, поскольку пациентов, нуждающихся в пересадке, в сотни раз больше, чем подходящих им органов. Если ученым удастся решить проблему отторжения органов животного и модифицировать их таким образом, чтобы они работали в человеческом организме, это станет настоящей революцией в области трансплантации во всем мире.
Работы в области генетических исследований иногда выглядят неожиданно. К примеру, Иван Бурков в совершенстве освоил технику доения мышей – в их молочных железах выделяется ценный белок Г-КСФ (гранулоцит колониестимулирующего фактора человека). Ученые всего мира сегодня пытаются разработать технологию получения этого вещества, вызывающего у человека повышенную выработку стволовых клеток из костного мозга. Оно эффективно в лечении онкологических заболеваний и защите организма от инфекций.
Аббревиатура ГМО у многих сегодня вызывает недоверие. Миф о вреде растительных и животных продуктов с измененными генами активно поддерживают производители, указывающие на своих упаковках: «Не содержит ГМО». Однако что это может означать на деле? Либо рекламный ход, успокаивающий покупателя: продукт не содержит чего-то опасного и неизвестного. Либо… здесь нужно подумать: к каким методам обычно прибегают в сельском хозяйстве и животноводстве, чтобы защитить свою продукцию от вредителей, болезней, увеличить вес скота или урожайность? Верно, к разнообразным химическим препаратам. Если растение или животное не модифицировано с помощью встроенного гена, значит, его удалось вырастить и сохранить с помощью других средств, о которых на упаковке ничего не сказано. Среди доводов за ГМО – возможность частичного или полного отказа от химических препаратов, улучшенные качества продуктов, новые методы получения лекарств, ксенотрансплантанты. Выступающие против утверждают, что нет доказательств безвредности ГМО. Правда, доказательств их вреда тоже не обнаружено.
В настоящее время в разных странах разрешено к применению более 120 видов трансгенных растений. В России прошли полный цикл исследований 17 видов генетически модифицированных культур, среди которых – кукуруза, картофель, рис, сахарная свекла. ГМО содержат более 30% видов чая и кофе, а в продукции, импортированной в Россию, – около 80%. «Больше всего ученым нравится «забавляться» с такими продуктами, как соя, кукуруза, пшеница, свекла, картофель, клубника и хлопок», – предостерегает нас Гринпис. Так что будьте бдительны, господа, – не ешьте хлопок!
Прыгающие гены, или Зачем эволюция замусорила ДНК
МОСКВА, 15 мая — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Большая часть ДНК человека приходится на разнообразный генетический мусор: простые повторы нуклеотидов, фрагменты вирусных геномов, гены, переставшие функционировать миллионы лет назад, или обрывки генов, не выполняющие никакой функции. Некоторые последовательности нуклеотидов могут внезапно менять расположение в геноме или плодить многочисленные копии — это так называемые прыгающие, эгоистичные гены, мобильные элементы (транспозоны). Ученые раньше рассматривали их как паразитов, сейчас считается, что они влияют на эволюцию.
Сейчас известно, что ДНК многих животных, включая человека, в той или иной степени состоит из мобильных элементов. Большая их часть «молчит», то есть никак себя не проявляет. Но некоторые способны мобилизоваться и запустить цепочку реакций, приводящих к опасной мутации.
«Мобильные элементы представляют собой паразитические последовательности ДНК. Смысл их существования — в увеличении числа собственных копий в геноме. Однако эволюция иногда использует их в интересах организма-хозяина. Например, ген RAG участвует в перестроении иммуноглобулиновых цепей в процессе созревания лимфоцитов. Гены синситинов, которые произошли от эндогенных ретровирусов, способствуют образованию плаценты у млекопитающих», — рассказывает РИА Новости Геннадий Чураков, сотрудник Института экспериментальной патологии Университета Мюнстера (Германия).
Мобильные элементы — это по-разному организованные небольшие последовательности нуклеотидов размером от семидесяти до десяти тысяч нуклеотидных пар, что, вообще говоря, сравнимо с некоторыми короткими рабочими генами. Как и вирусы, они не могут функционировать самостоятельно, вне клетки хозяина. Однако устроены мобильные элементы проще, чем вирусы, и в отличие от них не способны самостоятельно покинуть клетку организма.
Запертые в геноме, транспозоны тем не менее перемещаются по ДНК, создают и встраивают в нее свои копии. Ученые полагают, что мобильные элементы легче приспособить для какой-то полезной работы.
«Это строительный материал эволюции. При получении полезной функции копия теряет мобильность», — подчеркивает Чураков.
Патогены или помощники эволюции?
Некоторые мобильные элементы вырезают сами себя из ДНК с помощью фермента транспозазы и вставляют в другое место — довольно случайным образом. Их называют ДНК-транспозонами. В геноме бактерий они выполняют важную функцию обмена генетической информацией между разными видами. Так, например, переносятся гены устойчивости к антибиотикам. У человека ДНК-транспозоны неактивны.
Другой класс генетических паразитов — ретротранспозоны, названные так из-за особого механизма размножения. С элемента снимается копия в виде РНК и затем копируется в ДНК с помощью фермента обратной транскриптазы.
Ретротранспозоны могут самостоятельно хозяйничать в геноме, выполняя как полезные функции, так и портя ДНК хозяина.
Например, эндогенные ретровирусы (HERV) особо активны у больных ревматоидным артритом, множественными склерозами, амиотрофическим латеральным склерозом и определенными видами рака желудочно-кишечного тракта. Однако прямых доказательств того, что эта разновидность ретротранспозонов влечет за собой болезнь, а не просто сопутствует ей, нет. Влияние этих прыгающих генов на нервные патологии, такие как шизофрения, тоже пока исследуется.
Ретротранспозоны связаны с мутациями, вызывающими гемофилию А — несвертываемость крови, миодистрофию Дюшенна, бета-талассемию (недостаток гемоглобина). Мышечная дистрофия типа Фукуяма, распространенная среди японцев, тоже связана со вставкой копии ретротранспозонов. В целом мобильные элементы имеют отношение примерно к сотне генетических заболеваний.
С точки зрения эволюции встраивание ретротранспозона в какой-то ген не всегда играет негативную роль. Так, у большинства видов китов нет зубов. И это связано с тем, что в один из генов, необходимых для их роста, внедрена копия ретротранспозона. Зато киты приобрели замечательный фильтрующий планктон орган из китового уса, который ближе по структуре к волосу.
Ретротранспозоны помогают отследить эволюцию вида. Ведь однажды встроенная в ДНК копия никуда из этого места генома не перемещается. И если мы ее видим у двух видов, но не видим у третьего, то первые два вида, скорее всего, ближе друг к другу.
Возможна ли зачистка генома
Другой механизм защиты — «каталог врагов». Если паразитическая ДНК мобилизуется, короткая РНК делает с нее копию, сравнивает с каталогом и, обнаружив совпадение, разрезает опасный элемент с помощью ферментов.
«Одноклеточная инфузория располагает двумя ядрами и специальным механизмом, который очищает вегетативное ядро от всех мобильных элементов. При этом система очистки (ДНК-сплайсинг) использует один из компонентов, полученный из «одомашненного» транспозона», — приводит еще один пример Геннадий Чураков.
Полностью очищать геном от транспозонов нельзя. По словам исследователя, часть их связана с работой клетки, как, например, Alu-повторы — вид ретротранспозонов, который есть у всех приматов, включая человека. Они регулируют активность генов, участвуют в процессах сплайсинга — собирания РНК генов из кусочков.
«Убрать все мобильные элементы мы не в состоянии, но, допустим, вырежем только те элементы, которые не играют активной роли в жизни клетки. Что будет? Размер нашего генома уменьшится примерно в два раза. Упадет неравномерная рекомбинация и резко замедлится… эволюция. Возможно, человеку придется распрощаться с разумной деятельностью, поскольку есть точка зрения, что активность ретротранспозонов типа LINE в нейронах помогает создавать необходимое разнообразие для образования ассоциативных цепочек», — поясняет исследователь.
Наверное, имеет смысл удалить те мобильные элементы, которые однозначно вызывают генетические дефекты. Это позволило бы избавиться от нескольких десятков генетических заболеваний. Но для этого сначала требуется тщательно изучить все функции «паразитов» в геноме человека.
Полностью чистый от транспозонов геном существует разве что у вирусов. У многоклеточного организма геном обычно сильно «заражен» паразитами, и это, как полагают ученые, расплата за возможность быстро меняться из поколения в поколение, приспосабливаясь к разным окружающим условиям, в том числе экстремальным. Если мобильных элементов в геноме ничтожно мало, то не исключено, что виду грозит вымирание, как, скажем, пчелам.
Между тем генные инженеры уже приспособили прыгающие гены для своих целей. Создав искусственный ДНК-транспозон под названием «спящая красавица», они выводят трансгенных животных для лабораторных опытов.