Войти в аккаунт
Хотите наслаждаться полной версией, а также получить неограниченный доступ ко всем материалам?
Заявка на добавление в друзья

Мир РНК, или что есть жизнь

 Центральную догму биологии, сформулированную Фрэнсисом Криком в конце 1950-х, изучают в классическом виде: ДНК—>РНК—>белок. Но данных достаточно, чтобы усомниться в буквальном понимании этого главного принципа жизни.
 

Последний пример: в июньской публикации Scientific Reports российские ученые из Института биоорганической химии и Федерального научно-клинического центра физико-химической медицины показали, что разнообразие изоформ белков в клетках значительно меньше теоретически возможного. Журналисты поспешили сообщить, что меняется представление о центральной догме молекулярной биологии. Однако догма меняется уже 70 лет, потому что исходно была всего лишь гипотезой. Словом "догма" ее создатель Крик назвал потому, что нравилось это слово! Важно другое: как и почему меняется главная гипотеза молекулярной биологии.

Слишком много РНК

 

Генетическая информация считывается с кодирующих последовательностей генома, представленных генами. Только малая часть генома эукариот (растения, животные, грибы) содержит гены, а основная часть представлена протяженными нуклеотидными последовательностями с малоизученными функциями. В геноме человека только четверть покрыта генами и только 1% последовательностей ДНК кодирует информацию, записываемую в функциональных молекулах РНК (часть догмы "ДНК-->РНК"). То есть 1% геномной ДНК содержит информацию обо всех молекулах РНК. Зачем нужны оставшиеся 99%?

 

В последние годы стало понятно, что межгенные участки ДНК несут в себе регуляторную функцию: в них заложены системы и элементы, обеспечивающие тонкую настройку работы генов, их включение или выключение в определенных тканях организма или на конкретных стадиях развития. С такими элементами связываются различные комплексы, которые содержат молекулы регуляторных белков и РНК. Уже на этом уровне очевидно, что модель "ДНК-->РНК-->белок" полноценно не работает, так как основная масса ДНК не дает начала РНК, а несет другие функции.

Часть генов кодирует РНК с регуляторными функциями. Эти РНК не содержат информации о последовательности белка, а преимущественно организуют синтез белка в клетке. Основная часть таких РНК — компоненты рибосом (рибосомальные РНК), комплексы, осуществляющие трансляцию, а также молекулы-переносчики аминокислот (транспортные РНК), необходимые участникам процесса синтеза белка на матрице РНК (трансляции). 90% всей РНК клетки относится к перечисленным типам.

Среди оставшихся 10% молекул РНК представлены все белок-кодирующие РНК, но даже среди этих РНК найдены некодирующие молекулы, в частности, малые ядерные РНК. Эти РНК — необходимые компоненты комплекса сплайсинга. Сплайсинг — процесс удаления из первичной молекулы РНК некодирующих участков (интронов) и последовательного соединения кодирующих (экзонов); в итоге получается матричная РНК (мРНК), содержащая готовую к считыванию информацию о последовательности белка.

Именно этот комплекс готовит предшественников мРНК к синтезу правильных белков — путем вырезания из середины РНК последовательностей, не несущих в себе информации о составе белка, но содержащих регуляторные элементы. Так что и часть догмы "РНК --> белок" имеет свои ограничения.

Молекулярный "контроль качества"

 

А что мы знаем про так называемые "белок-кодирующие" гены? В клетках прокариот (бактерии) для такого типа генов все просто: на матрице ДНК транскрибируются молекулы РНК, на их базе идет синтез белковых молекул. Чаще всего молекулы РНК готовы для синтеза уже во время транскрипции.

В клетках эукариот все гораздо сложней: синтезирующиеся в процессе транскрипции молекулы РНК не готовы к трансляции (синтезу белка), прежде они должны претерпеть ряд изменений. Определенный набор модификаций вносится на концы молекул РНК (и РНК становится стабильной, а также попадает в определенные зоны клетки — "фабрики белка"), из середины молекул вырезаются интроны. Без сплайсинга и объединения экзонов правильную белковую молекулу не синтезировать.

С усложнением геномов вклад сплайсинга в процесс созревания мРНК увеличивается: у дрожжей только 4% белок-кодирующих генов подвергается сплайсингу, у дрозофилы — 83%, а у человека — 94%. Основная часть генов человека содержит более одного интрона в своем составе, и более половины генов человека могут сплайсироваться несколькими способами. Так что сплайсинг — это дополнительный регуляторный механизм, контролирующий количество "правильных" РНК, на матрице которых может запускаться синтез белковых молекул.

Кроме этого, сплайсинг часто является своего рода "контролем качества" молекул РНК, регулирует их стабильность. А так как альтернативный сплайсинг приводит к образованию на основе одной и той же молекулы РНК разных вариантов зрелых мРНК, это способ обеспечить дополнительное разнообразие белков в клетке. Такое разнообразие нужно для лучшей приспосабливаемости организма: разные изоформы белка могут работать в разных типах клеток, транспортироваться в разные компартменты или формировать разные поверхности узнавания для лигандов и т. д.

О чем "шумят" гены

 

Далеко не для всех изоформ белков известны функции, а во многих случаях для альтернативно сплайсированных молекул РНК не удается обнаружить белковый продукт. Авторы указанной статьи в Scientific Reports, изучавшие продукты альтернативного сплайсинга на модели мха, не обнаружили белков для большей части альтернативно сплайсированных молекул мРНК. В работах, выполненных на других модельных организмах, для многих альтернативно сплайсированных вариантов мРНК белковые молекулы также не были найдены.

Возможно, такие молекулы — побочный продукт регуляции "количества" генной экспрессии, "генный шум"; либо некоторые изоформы белка нужны в крайне ограниченных количествах.

Кроме этого, во многих интронах генов находятся регуляторные элементы, управляющие процессами сплайсинга, и там же могут находиться некодирующие РНК, участвующие в клеточном метаболизме. Так что и многообразие изоформ, и даже экспрессии белка могут контролироваться непосредственно молекулами РНК, без участия ДНК.

С развитием полногеномных технологий появляется все больше работ о некодирующих молекулах РНК. В геноме человека описан огромный пул таких РНК — "длинных" и "коротких": они осуществляют важные регуляторные функции в клетке. Эти РНК следят за стабильностью белок-кодирующих РНК, активируют или репрессируют гены, являются сенсорами при разных стрессах. Функции основной части некодирующих РНК еще не описаны, это целый мир, без которого клетка и организм не могут существовать.

Накопленные на сегодня данные наталкивают на мысль, что на молекулярном уровне жизнь — это форма реализации функций РНК. ДНК хранит информацию, белок отвечает за клеточный метаболизм, а жизнь клетки (и организма) организуется и контролируется на этапе функционирования молекул РНК.

Существуют даже предположения, что именно РНК на заре эволюции была первым биополимером, способным к самовоспроизводству. РНК, с одной стороны, подобно ДНК, способна быть хранилищем генетической информации (геномы огромной группы вирусов представлены РНК). С другой — известны и РНК с каталитической функцией, способные выполнять часть функций белков. Сторонники РНК-мира считают, что свойства РНК, позволившие им воспроизводить за счет собственной ферментной активности записанную в последовательностях нуклеотидов информацию, сыграли решающую роль в становлении генетического аппарата живых организмов.

Время для подобных обобщений еще не пришло. Ученые только начинают понимать, что система, которую они изучают уже 100 лет, гораздо сложней, чем казалось даже 20 лет назад.

Оксана Максименко, кандидат биологических наук, Институт биологии гена РАН

Источник: www.kommersant.ru
Теги: мир
{{ rating.votes_against }} {{ rating.rating }} {{ rating.votes_for }}

Комментировать

осталось 1800 символов
Свернуть комментарии

Все комментарии (64)

Сергиенко Владимир

комментирует материал 13.12.2017 #

Кравен, 17.11.17, 18:29


Изучение РНК меня радует. Меня беспокоит вмешательство в организм на молекулярном уровне. Оно всегда крайне рискованное и должно применяться лишь в исключительных случаях.
Переписала Светлана Сергиенко.

no avatar
Пессимист оптимист

отвечает Сергиенко Владимир на комментарий 13.12.2017 #

Тут население целой страны с лишней хромосомой и ничего, а вас такие мелочи беспокоят...

no avatar
Баюн Младший

отвечает Пессимист оптимист на комментарий 13.12.2017 #

Эта хромосома у вас лишняя, вы от неё избавились.
Лучше стало?

no avatar
Самый Умный

отвечает Баюн Младший на комментарий 13.12.2017 #

Кто избавился?

no avatar
Александр Наседкин

отвечает Сергиенко Владимир на комментарий 13.12.2017 #

Полностью с Вами согласен, особенно когда идет дело с манипулированием генами (ГМО). И тут должен быть не приложен постулат Гипократа: не навреди.

no avatar
Евгений Каленов

отвечает Сергиенко Владимир на комментарий 15.12.2017 #

Беспокоить должно и вмешательство и в \\днк.
Изучать необходимо.
Но с нашим низким интеллектом мы вмешиваемся в то, что совсем не понимаем, а потом порождаем монстров.
Мы даже не понимаем, что основой работы ДНК является магнитный имприт. Который и дает основную самобытность и правильную работу ДНК. Так же путем годичных повторений расположения планеты и Солнца, этот магнитный "след" отсчитывает циклы работы ДНК и следовательно всего организма.

no avatar
Диоген Диоген

отвечает Евгений Каленов на комментарий 16.12.2017 #

Беспокоить должна воинствующая безграмотность публики, позволяющая плодиться и влиять на политику шарлатанским и безграмотным "теориям" вроде "магинтного имприта" (наверное - "импринта"?). Или кучи "зантоков" по теме ГМО.
Ведь почему-то невежды не могут молчать о том, в чем не разбираются. И не хотят напрягать мозги и разбираться. А изобретают и начинают пропагандировать всякую хрень.

no avatar
tabletka

комментирует материал 13.12.2017 #

Один философ сказал--я знаю,...что я ничего ещё не знаю !

user avatar
Самый Умный

отвечает tabletka на комментарий 13.12.2017 #

Я все знаю.

no avatar
pedant71

комментирует материал 13.12.2017 #

Ну конечно. Человечество возникло на земле благодаря пришельцам-русинам с планеты Нибиру, корабль которых потерпел крушение и они сделали вынужденную посадку на Земле, на территории будущей России-матушки.

user avatar
Самый Умный

отвечает pedant71 на комментарий 13.12.2017 #

У многих "русинов" не хватает одной из хромосом.
ХРОМОСОМЫ РАЗУМА.

no avatar
Сергей Ольховский

комментирует материал 13.12.2017 #

Согласно непреложному закону, природа всегда стремится к переходу от менее вероятных состояний к более вероятным, но никак не наоборот. А согласно второму началу термодинамики, при самопроизвольных процессах в системах, имеющих постоянную энергию, энтропия (мера беспорядка системы) всегда возрастает.
Эволюционирование системы от простого к сложному всегда требует значительных затрат энергии, материальных и информационных ресурсов, целенаправленной разумной деятельности, молекулы и первичные организмы не могут самопроизвольно, сами по себе, развиваться от низших форм к высшим.
«Как может нечто, что кажется простым, самостоятельно стать сложным?» – спрашивает по этому поводу М. Аптер.
Многие ученые, годами верившие в молекулярную теорию эволюции, после обнаружения ДНК признали, что такая сложная молекула не могла возникнуть сама по себе, случайно, в результате процесса эволюции.
«Сегодня, когда мы имеем столько знаний и информации, что любой порядочный человек может сказать только одно: жизнь возникла каким-то чудесным образом» - профессор Фрэнсис Крик.
«Молекула ДНК не могла бы случайно синтезироваться даже за все время существования Земли - пять миллиардов лет. Точно так же, как все обезьяны планеты, усаженные за пишущие машинки, никогда не напечатают шекспировского Гамлета» - академик Валентин Пармон.

no avatar
Александр Наседкин

отвечает Сергей Ольховский на комментарий 13.12.2017 #

Уважаемый Сергей !
Подскажите, откуда у Вас эта цитата Валентина Николаевича?

no avatar
Сергей Ольховский

отвечает Александр Наседкин на комментарий 13.12.2017 #

Честно говоря, уже не помню. Когда писал публицистическую статью на тему происхождения жизни на Земле в начале 2013 года, копал литературу. http://maxpark.com/user/1544782909/content/1893445

no avatar
Самый Умный

отвечает Сергей Ольховский на комментарий 13.12.2017 #

Вариантов возникновения жизни всего две:
1. Случайность.
2. Бог.
Выбирайте.

no avatar
Олег Сазонов

отвечает Самый Умный на комментарий 15.12.2017 #

Это если отказать богу в жизни. В смысле считать бога мертвым.

Если же и бога считать живым, то вариант всего один - случайность.

no avatar
Баюн Младший

отвечает Олег Сазонов на комментарий 16.12.2017 #

У нас нет определения жизни, к сожалению.
Есть некий набор признаков живого.
Большинство из них к Богу не применимо.
Логично считать его предметом.

no avatar
Михаил Керсонов

отвечает Олег Сазонов на комментарий 17.12.2017 #

И совокупление может быть непорочным со стороны одного из "участников" - как правило, женщины - который не осознаёт происходящего. Я упоминал как-то героиню рассказа Дафны дю Морье, которая вообразила своего, неизвестно (для неё) как возникшего сына, очередным спасителем мира.

no avatar
Сергей Ольховский

отвечает Александр Наседкин на комментарий 13.12.2017 #

Возможно, эта фраза была впервые опубликована в РГ №3390 в январе 2004 года. Там Алексей Хадаев написал статью об Институте катализа Сибирского отделения РАН, и его директоре, Валентине Пармоне. https://rg.ru/2004/01/28/parmon.html

no avatar
Александр Наседкин

отвечает Сергей Ольховский на комментарий 13.12.2017 #

Спасибо, Вам за ответ. Наша группа Бийского технологического института занимается разработкой одной из их идеи ИК в области сельского хозяйства, поэтому меня и удивило подобное высказывание Пармона. Что лишний раз говорит о широте мировозрения сибирских ученых нашей "золотой долины"(Академгородка).

no avatar
Баюн Младший

отвечает Сергей Ольховский на комментарий 16.12.2017 #

Итак, согласно гипотезе Пармона, естественный отбор мог начаться и без участия РНК и ДНК, на уровне относительно простых молекул. Кроме того, пребиотический бульон был вовсе не "жирным", а, напротив, "тощим". Только в этом случае в нем шла здоровая конкуренция автокатализаторов за "пищу".

no avatar
Сергей Золотарёв

отвечает Сергей Ольховский на комментарий 15.12.2017 #

словосочетания типа " высшие силы" служат для прикрытия непонимания. Чудесные силы- то же самое. Земля существует 5 млрд лет, но вселенная существует бесконечно. Вдумайтесь в это! Бесконечность- это в бесконечное число раз больше, чем 5 млрд лет. Это вечность, это Всегда! Поэтому что произошло за бесконечное время, мы просто не можем предположить и понять до конца никогда!

no avatar
Диоген Диоген

отвечает Сергей Золотарёв на комментарий 16.12.2017 #

Судя по макспарку, мы никак не можем сообразить, даже то, что же произошло за последние 30 лет.
:-)

no avatar
Баюн Младший

отвечает Диоген Диоген на комментарий 16.12.2017 #

Это да.
Впрочем не мы, а вы.

no avatar
Диоген Диоген

отвечает Баюн Младший на комментарий 17.12.2017 #

Вы великий гений? Мне кое-что в этом понятно. Но далеко не все.
А вот кто считает, что понял все - скорее всего не понял ничего, а просто придумал себе устраивающую его мифологию про "предателей", "алкашей", "пропиндосников", "либерастов", "жыдов" итд.
Чем бы дитя ни тешилось - лишь бы мозгами не шевелить.

no avatar
Баюн Младший

отвечает Диоген Диоген на комментарий 17.12.2017 #

Ваша линия понятна.
Ну что ж. Можете и так считать.
Хотя, это глупо.
Как можно понять все не имея обо всем информации? Даже будучи гением, коим я, безусловно, не являюсь.

no avatar
Ната Нигма

отвечает Сергей Золотарёв на комментарий 19.12.2017 #

Вы полагаете, что большого взрыва,положившего начало существования Вселенной, не было, а её дальнейшее существование разве определит не масса вещества в ней, которое до сих пор не определено из-за существования тёмной материи и энергии?

no avatar
Михаил Керсонов

отвечает Сергей Ольховский на комментарий 15.12.2017 #

"Гамлета" эти гипотетические обезьяны не напечатают, потому что это было бы равнозначно возникновению сразу человека. А вот изящное хокку - ту самую молекулу ДНК - вполне.

no avatar
Диоген Диоген

отвечает Сергей Ольховский на комментарий 16.12.2017 #

Эти подходы к сожалению, игнорируют "антропный принцип".
На самом деле мы о вероятности вообще ничего не можем сказать по простой причине:
Если бы человека не было - некому было бы ставить вопрос о вероятности.
В данной ситуации вопрос не является независимым от наблюдателя. Как это обычно предполагается в теории вероятностей. Само существование наблюдателя, ставящего вопрос о вероятности зарождения жизни, уже делает невозможной объективную оценку этой вероятности.

no avatar
Даниел Поляков

комментирует материал 13.12.2017 #

"Ученые только начинают понимать, что система, которую они изучают уже 100 лет, гораздо сложней, чем казалось даже 20 лет назад."
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Учёным не плохо было бы начать признавать, что всё в Мире создано волей и замыслом и силой Сил Высших.... И, не признав этого, они как тот человек который ищет потерянные деньги у фонарного столба, потому, что там светлее, а не в темноте, где он эти деньги уронил....Удобнее искать на свету - был ответ "ищущего"...Причины, почему не признают, - во-первых, попы учат, что всё познание от сатаны, а сами они ничего не понимают в поиске Смысла, во-вторых, - всем "учёным" в этом случае, нужно заткнуть свои диссертации и "исследования" в мусорное ведро и признать, что никакие они не учёные, а в-третьих, - пришлось бы изменить всю парадигму Олигархизма, как общественной формации - уничтожить неравноправие, призвать людей к созиданию и развитию и духовности , а не оглуплять и ввергать в животное состояние - пожрать, поспать и сдохнуть...

no avatar
Сергей Золотарёв

отвечает Даниел Поляков на комментарий 15.12.2017 #

словосочетания типа " высшие силы" служат для прикрытия непонимания

no avatar
Олег Сазонов

отвечает Сергей Золотарёв на комментарий 16.12.2017 #

Почему же для прикрытия? Все открытым текстом - силы, которые выше понимания.
Но мы же понимаем, что сфера понимания различна у ребенка и взрослого, тупого и умного.

Удивительно, когда тупые советуют ученым начинать признавать средневековые глупости.

no avatar
Самый Умный

комментирует материал 13.12.2017 #

Измените язык.
И многое станет понятнее.
Ведь ДНК, РНК - это кислоты.
Обратите внимание что щелочи мало изучены в органической химии, и тем более в биологии.
Вообще то ДНК, РНК - это "системы памяти" и "воспроизводства".
Ученые пытаются "расшифровать" саму ДНК, но не ее функции.

no avatar
Диоген Диоген

отвечает Самый Умный на комментарий 17.12.2017 #

Скорее это Вы плохо изучали органическую химию.
В коей слово "щелочи" вообще не употребляется.
А "основания" изучены не хуже.
Учите матчасть, прежде чем в чем-то упрекать ученых...

no avatar
jasvami ныне

комментирует материал 13.12.2017 #

**или что есть жизнь**
////////////
Современной науке известна только биологическая форма жизни, что делает её узколобой наукой.
На самом деле форм жизни столько же, сколько и уровней организации материи.

no avatar
Диоген Диоген

отвечает jasvami ныне на комментарий 17.12.2017 #

Узколобость - это свойство Ваших представлений о науке.
:-)

no avatar
Valery Zaou

комментирует материал 13.12.2017 #

Почему-то мало пишут о постепенном вырождении человека как вида.
И ещё два неблагоприятных для Homo sapiens обстоятельства:
- всё меньшая приспособляемость к меняющейся среде существования;
- зарождение и распространение меняющихся бактерий, вирусов, микроорганизмов.
-
Давно предлагался один из выходов - скрещивание Homo с подвидами человекообразных, типа шимпанзе. Это продлит существование человекообразных как животного вида.
Ну а разум...Можно имплантировать в созданные сущности мозг из живого человека.
И ещё немного оптимизма.
Биороботы...Киборги с ИИ...Возможно это наше будущее.

no avatar
юрий ковалев

комментирует материал 14.12.2017 #

Жизнь это протекание неравновесных процессом в аппарате который самопроизвольно сложился на основе белков. а ДНК РНК - известные детали этого аппарата

no avatar
Виктор Ступин

комментирует материал 15.12.2017 #

Материалистическая наука априори не способна понять что жизнь зарождается на духовных
планах бытия а её проявления на физическом плане есть следствие многоступенчатой материализации искры духа, содержащей всю процедуру инкарнации. Изменяя программу
материализации, космическое сознание создаёт и совершенствует проявленные материальные
объекты, которые только лишь и способна изучать материалистическая наука.
Наглядный пример наше Солнце которое из "физического вакуума" материализует видимый
свет, излучения в различных частотных диапазонах и наконец атомы различных физических
элементов. Используя космические мыслеформы, заполняет их энергетическими программами
материализации, использующих физические атомы для дальнейшего нисхождения в физическое
проявление.
Не ломайте свои копья в бессмысленных дискуссиях что появилось раньше яйцо или курица.

no avatar
0 0

комментирует материал 22.12.2017 #

Но это так сложно.....
Об этом я подумаю завтра.
А сейчас пойду спать.
И пусть мне приснится не РНК, ДНК, а что нибудь получше.

user avatar
×
Заявите о себе всем пользователям Макспарка!

Заказав эту услугу, Вас смогут все увидеть в блоке "Макспаркеры рекомендуют" - тем самым Вы быстро найдете новых друзей, единомышленников, читателей, партнеров.

Оплата данного размещения производится при помощи Ставок. Каждая купленная ставка позволяет на 1 час разместить рекламу в специальном блоке в правой колонке. В блок попадают три объявления с наибольшим количеством неизрасходованных ставок. По истечении периода в 1 час показа объявления, у него списывается 1 ставка.

Сейчас для мгновенного попадания в этот блок нужно купить 1 ставку.

Цена 10.00 MP
Цена 40.00 MP
Цена 70.00 MP
Цена 120.00 MP
Оплата

К оплате 10.00 MP. У вас на счете 0 MP. Пополнить счет

Войти как пользователь
email
{{ err }}
Password
{{ err }}
captcha
{{ err }}
Обычная pегистрация

Зарегистрированы в Newsland или Maxpark? Войти

email
{{ errors.email_error }}
password
{{ errors.password_error }}
password
{{ errors.confirm_password_error }}
{{ errors.first_name_error }}
{{ errors.last_name_error }}
{{ errors.sex_error }}
{{ errors.birth_date_error }}
{{ errors.agree_to_terms_error }}
Восстановление пароля
email
{{ errors.email }}
Восстановление пароля
Выбор аккаунта

Указанные регистрационные данные повторяются на сайтах Newsland.com и Maxpark.com

Перейти на мобильную версию newsland