Исследование проливает свет на эволюцию, изучая терминацию транскрипции у архей

Для описания разнообразия жизни наука выделяет, например, царства растений и животных. Кроме того, вся жизнь делится на три основные категории или домена: первый включает организмы, клетки которых имеют ядро — домен Эукариот (Eukarya). Два других домена — это Археи (Archaea), изначально обнаруженные в экстремальных условиях, и Бактерии (Bacteria). Организмы этих двух доменов не имеют клеточного ядра. Домен Архей занимает особое положение, поскольку сочетает характеристики как Эукариот, так и Бактерий. Вопрос о том, из какого из этих двух доменов развилась эукариотическая клетка (а с ней и высшие организмы, включая позвоночных) в ходе эволюции, до сих пор остаётся дискуссионным.

Свежие данные указывают, что Эукариоты могли развиться из домена Архей. Исследователи из Института общей микробиологии Кильского университета (CAU) показали, что Археи считывают (транскрибируют) свою генетическую информацию для синтеза белков способом, очень похожим на Эукариот. Это поддерживает теорию происхождения Эукариот от Архей. Результаты работы группы профессора Рут Шмитц-Штрайт из Кильского университета совместно с профессором Ротемом Сореком из Института Вейцмана в Реховоте (Израиль) опубликованы в журнале Nature Microbiology.

Ключ к открытию — в исследовании транскрипции, процесса считывания генетической информации, в ходе которого образуется матричная РНК (мРНК), отвечающая за реализацию этой информации в белках. Учёные провели полногеномный анализ двух типов Архей: Methanosarcina mazei и Sulfolobus acidocaldarius. Особенно показателен конец процесса транскрипции: у Бактерий после кодирующей белки части мРНК есть лишь очень короткая концевая последовательность. Данное исследование показывает, что у Архей, как и у Эукариот, после кодирующей части в мРНК присутствует длинная концевая последовательность. Эти, казалось бы, нефункциональные концы мРНК потенциально могут участвовать в регуляции генов у Архей. Учёные также доказали, что более 30% генов у Архей могут регулироваться с помощью серии последовательных альтернативных сигналов терминации транскрипции. В ответ на условия окружающей среды это генерирует мРНК с разной длиной концевых последовательностей.

С одной стороны, новые данные подчёркивают эволюционное сходство между Археями и Эукариотами. С другой — указывают, что длинные и вариабельные концевые последовательности Архей должны иметь и функциональное назначение. Это открывает совершенно новую область исследований в микробиологии. Как подчеркнула Шмитц-Штрайт: "Раньше просто не было известно, что у Архей такие длинные концевые последовательности транскриптов. Во-первых, это проливает свет на эволюционное развитие жизни. Что более важно, исследуя их функции, мы прокладываем новый научный путь и надеемся получить удивительные новые знания о регуляции у Архей на посттранскрипционном уровне".