Паразиты готовы к прыжку: Как клетка подавляет мобильные генетические элементы

Транспозоны — это мобильные генетические элементы в наследственном материале человека и других организмов. Они могут реплицироваться, и новые копии могут встраиваться в новые участки генома. Поскольку это угрожает всему организму, эволюционировали молекулярные механизмы, способные подавлять активность транспозонов.

Профессор Клаус Фёрстеманн из Генного центра Университета Людвига-Максимилиана (LMU) в Мюнхене и его команда, работая с плодовой мушкой Drosophila melanogaster, обнаружили новый тип клеточной защиты. Она действует против последовательностей ДНК, присутствующих в клетке в большом количестве копий, даже если они ещё не интегрировали в геном. Ключевую роль играют малые молекулы РНК.

«Транспозоны — это, так сказать, геномные паразиты», — говорит Фёрстеманн. — «Если позволить им размножаться, геном может стать нестабильным или может развиться рак. Теперь мы хотим выяснить, обладают ли клетки млекопитающих этим вновь обнаруженным защитным механизмом и как именно он работает».

Транспозоны составляют значительную часть геномов большинства высших организмов. По оценкам, эти мобильные элементы, содержащие один или несколько генов, составляют до половины генетического материала. Это показывает, что не всегда возможно «приручить» эти «эгоистичные» генетические элементы, хотя и эволюционировали высокоэффективные защитные механизмы.

• В половых клетках (гаметах) система piRNAs обеспечивает подавление активности транспозонов, но только если эти РНК передаются от матери. Нарушение этой системы обычно приводит к резкому снижению фертильности потомства.
• В соматических (телесных) клетках недавно были обнаружены эндо-siRNAs, выполняющие аналогичную функцию у плодовой мушки. Похожий класс молекул найден у мышей.

С помощью процесса РНК-интерференции siRNAs позволяют клетке распознавать и уничтожать матричные РНК (мРНК), полученные из транспозонов.

Исследователи группы Фёрстеманна смогли идентифицировать белок, необходимый для производства эндо-siRNAs. Им оказался ранее неизвестный вариант белка Loquacious. В Drosophila Loquacious может связываться со специфическими молекулами РНК, которые служат предшественниками эндо-siRNAs.

Кроме того, команда обнаружила совершенно новую особенность этой системы: подавление активности транспозонов также происходило, когда множественные копии мобильного элемента присутствовали в клетке, но ещё не были включены в геном.

«Поэтому особенно важно различать различные молекулярные классы с точки зрения их способов синтеза и специфических функций», — подчеркивает Фёрстеманн.

Следующие шаги — проверить, существует ли обнаруженный у Drosophila механизм в клетках млекопитающих, и выяснить, как он нацелен именно на последовательности с высоким числом копий.

Источник: Ludwig-Maximilians-Universität München
Публикация: «Endo-siRNAs depend on a new isoform of loquacious and target artificially introduced, high-copy sequences»; Julia Verena Hartig et al., EMBO Journal online, 30 июля 2009 г.