Как расположены кодирующие и некодирущие участки в ДНК человека? Почему необходимо изучать процесс сплайсинга РНК? И как открытие сплайсинга РНК повлияло на развитие теории РНК-мира? Об этом рассказывает лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине Филлип Шарп.
В 1977 году мы обнаружили, что гены человека имеют прерывистую структуру, они расщеплены. Кодирующие участки прерываются некодирующими и чередуются вдоль ДНК. Для экспрессии гена необходимо удалить, буквально вырезать некодирующую часть на уровне скопированной с гена РНК. Этот процесс называется сплайсинг РНК. Он выполняется в клетке чрезвычайно сложной структурой под названием сплайсосома, которая состоит из небольших молекул ядерных РНК и белков, конкретно из сотни белков.
Разобравшись с зараженными аденовирусом клетками и зная, что в обычных клетках также присутствуют длинные ядерные РНК и короткие цитоплазматические РНК, мы поняли, что большинство генов человека состоят из чередующихся экзонов и интронов, то есть многочисленные кодирующие участки постоянно прерываются интронами, которые удаляются во время сплайсинга, чтобы объединить экзоны. Во всей литературе, во все времена никто даже не предполагал, что ген имеет прерывистую структуру, что интроны чередуются с экзонами. Это звучало так возмутительно и так дико, что никто даже не думал об этом. Разбираться, что происходит, вырабатывать язык и писать об этом было увлекательно. Самое интересное заключается в том, что в течение нескольких месяцев со времени открытия буквально каждый ученый на Земле узнал об этом открытии, о структуре генов, и начинал работать над этим — обычно теоретически, но в некоторых случаях и экспериментально. Последовала целая лавина открытий, распространяющаяся в международном научном сообществе.
В генетических системах на основе РНК гены закодированы на РНК, а не на ДНК (ДНК — это позднее дополнение в область биохимии), РНК являются генетическим материалом, РНК выполняют каталитические функции, разделение и объединение, РНК являются основным элементом пути от закодированной генетической информации до функционирующего в клетке белка. Мы считаем, что процесс сплайсинга эволюционно проистекает из РНК-мира. Сейчас известно, что процесс декодировки и синтеза белков, работа рибосомы, тоже является процессом, катализируемым РНК.
Филлип Шарп
Institute Professor at the Massachusetts Institute of Technology, Member of the Department of Biology and the Koch Institute for Integrative Cancer Research at MIT, Nobel Laureate 1993 (Physiology or medicine)
Комментарии
Так возникает жизнь: