В ДНК нашли гигантские суперструктуры

Ученые обнаружили в ДНК гигантские – длиной в миллионы нуклеотидов (элементарных «кирпичиков» ДНК) – структуры, которые вычленяются из окружающего генетического «фона» по характерному содержанию определенных «букв». Работа исследователей опубликована в журнале Physical Review E, а коротко о ней пишет портал Physical Review Focus.

Нити ДНК содержат генетическую информацию об организме и состоят из нуклеотидов четырех типов (их обозначают буквами А, Т, Г и Ц). Определенные комбинации нуклеотидов кодируют различные аминокислоты – элементарные составляющие белков, и участки, кодирующие отдельные белки, получили название генов (кроме того, генами называют участки ДНК, кодирующие не белки, а определенные РНК). Также в геноме существуют межгенные участки, функция части которых до сих пор не ясна.

Помимо функционального разделения (гены и межгенные участки) ДНК можно разбить на фрагменты, отличающиеся по составу нуклеотидов. Например, для некоторых участков характерно наличие большего, чем в среднем, количества пар идущих друг за другом нуклеотидов Ц и Г (такие пары называют CpG – от наименования этих нуклеотидов латиницей). Анализ ДНК показал, что в геноме четко выделяются изохоры – участки с определенным процентом CpG-пар, отличающимся от среднего по геному. Длина изохор обычно составляет несколько сотен тысяч нуклеотидов.

Авторам новой работы удалось обнаружить еще более крупные – длиной в десятки миллионов нуклеотидов – структуры, которые также характеризуются определенной долей CpG-пар. То есть каждая хромосома состоит из нескольких таких суперструктур, в которой около двух сотен генов.

Ученые провели предварительный анализ генов, входящих в обнаруженные ими структуры. Для этого они охарактеризовали гены в нескольких структурах, отнеся их к определенным категориям – гены, кодирующие мембранные белки, гены, участвующие в клеточном сигналинге, гены, участвующие в координации обмена веществ и так далее (каждый ген может относиться к нескольким категориям). В среднем, у двух генов, случайно выбранных из генома, совпадают шесть категорий. У двух генов, взятых из одной изохоры, совпадают около 15 категорий. У двух генов, принадлежащих одной суперструктуре, общими оказывались около 18 категорий.

Пока ученые не могут сказать, каков биологический смысл найденных ими суперструктур. Это не первые крупные образования, найденные в геноме – например, ранее в геномной ДНК были обнаружены огромные петли, содержащие гены, которые в данный момент функционируют в одинаковом режиме (например, с них активно идет синтез белков). Наука, изучающая такие «надгеномные» структуры, получила название эпигенетики.

Результаты исследований опубликованы в статье:

P. Carpena, J. L. Oliver, M. Hackenberg, A. V. Coronado, G. Barturen, and P. Bernaola-Galván High-level organization of isochores into gigantic superstructures in the human genome. – Phys. Rev. E. – 2011. – V.83. – P. 031908 [7 pages]; DOI: 10.1103/PhysRevE.83.031908.

Источник

«Счастье дается только знающим. Чем больше знает человек, тем резче, тем сильнее он видит поэзию земли там, где ее никогда не найдет человек, обладающий скудными знаниями»

Константин Паустовский

Файлы

Наука и религия

Этюды о вселенной

Getting Things Done - Контроль над жизнью

А.С.Пушкин. Полное собрание сочинений