Из школьных учебников мы помним, что ген — это участок ДНК, содержащий рецепт белка. Гены не кодируют белки напрямую. Информация о построении белка сначала копируется с нити ДНК на молекулу мРНК.
Только мРНК служит инструкцией для построения белка. Однако это хрестоматийное описание работы гена является упрощенным: мРНК не является точной копией информации, содержащейся в ДНК, один к одному.
Фрагменты ДНК, кодирующие белки, иногда прерываются так называемыми интронами — частями, которые ничего не кодируют (их даже называют «мусорной ДНК»).
В свою очередь, последовательности, разделенные интронами, которые транслируются в мРНК, называются экзонами (или экзонами).
Давно известно, что мРНК может пропускать некоторые части «распространяющихся генов» (экзоны), которые нужно пропустить. Он также может обращаться с их заказами совершенно свободно.
Это явление называется альтернативным сплайсингом. Это приводит к образованию белков, отличающихся по структуре от одной и той же последовательности ДНК, или гена.
Некоторые гены в мозге могут кодировать до сотни белков
Человеческий мозг настолько сложен, что некоторые гены, связанные с его функционированием, транслируются в десятки различных последовательностей мРНК — иногда даже в сотни.
Таковы результаты первого полного «транскриптома» — атласа, показывающего, как гены производят белки в мозге.
Исследователи проанализировали почти 13 000 генов, активных в коре головного мозга человека. Образцы были получены от людей, которые решили пожертвовать свои тела после смерти для научных целей.
Оказалось, что эти 13 000 генов транслируются клеточным механизмом в почти 33 000 различных молекул мРНК.
Пятая часть из них содержала последовательности из интронов (до сих пор считавшихся «молчащими» и не подверженными транскрипции).
Однако, что самое интересное, существует более двухсот генов, каждый из которых отвечает за формирование десяти или более различных последовательностей мРНК.
Другими словами, некоторые гены в мозге могут кодировать до сотни различных белков.
«Мозг настолько сложен, что это имеет смысл»
— «Мозг — настолько сложный орган, что это вполне логично», комментирует Джонатан Милл из Эксетерского университета и соавтор статьи.
Интересно, что исследователи также обнаружили, что мРНК из клеток мозга людей с болезнью Альцгеймера и шизофренией отличается от мРНК, обнаруженной в клетках здоровых людей.
Альтернативный сплайсинг может быть ответственен за эти различия, считают исследователи. Они делают всю базу данных о генной активности мозга общедоступной. Это позволит другим ученым проводить дальнейшие исследования.
Неполноценная ДНК, в конце концов, не такая уж и неполноценная — она отличает нас от шимпанзе
Недавно другая группа исследователей решила изучить всю ДНК человека, а не только те ее части, которые кодируют белки. Такая «некодирующая ДНК» долгое время считалась «ненужной».
Его количество удивительно велико, поскольку у человека он составляет до 10 процентов всего генетического материала.
Ученые обнаружили, что существует некодирующая последовательность ДНК, которая влияет на гены, отвечающие за развитие мозга на ранней стадии.
Возможно, именно по этой причине в клетках человека некоторые гены, отвечающие за развитие нервных клеток, работают, а у шимпанзе — нет.
Это стало убедительным доказательством того, что «мусорная» ДНК может влиять на эволюционный процесс, выключая определенные гены (у обезьян) или включая их (у людей).
Автор статьи: Екатерина Римская
