Учёные выяснили роль «хвоста» в прыжках генетических паразитов LINE-1

Глубоко в нашей ДНК скрывается крошечный паразит — LINE-1 ретротранспозон, или «прыгающий ген». Он способен копировать себя и встраивать эту копию в новое место генома, что может приводить к опасным мутациям. Учёные давно подозревали, что длинный поли(А)-хвост на конце его РНК играет ключевую роль в этом процессе, но доказать это было сложно: удаление хвоста мешало самой РНК добраться до места синтеза белков.

Исследователям из Медицинской школы Мичиганского университета и Медицинского института Говарда Хьюза удалось решить эту проблему. Они создали РНК LINE-1 без поли(А)-хвоста, но с искусственной заменой, которая позволяла ей достичь рибосом и производить белки. Это позволило изучить роль хвоста непосредственно в процессе «прыжка».

Ключевой результат: без своего природного поли(А)-хвоста РНК LINE-1 почти полностью теряла способность к перемещению. Оказалось, что хвост необходим для эффективного взаимодействия с белком ORF2p, который кодируется самой же РНК LINE-1 и необходим для её интеграции в ДНК.

  • ORF2p связывается с поли(А)-хвостом, что запускает каскад событий, ведущих к прыжку.
  • Без хвоста это взаимодействие нарушается, и транспозиция почти не происходит.

Исследование также пролило свет на конкуренцию между генетическими паразитами. Другой «прыгающий» элемент, Alu, который не кодирует собственных белков, также имеет поли(А)-хвост. Когда LINE-1 терял хвост и не мог прыгать, эффективность прыжков Alu возрастала. Это указывает на то, что Alu паразитирует на системе LINE-1, конкурируя с ним за доступ к белку ORF2p.

Значение работы:

  • Прыжки LINE-1 ответственны примерно за 1 из 250 болезнетворных мутаций у человека, включая гемофилию, мышечную дистрофию Дюшенна и рак.
  • Понимание механизма, в котором поли(А)-хвост играет центральную роль, открывает новые возможности для поиска способов подавления вредоносных прыжков этих генетических паразитов.

Как отмечает старший автор работы Джон Моран, теперь есть механизм, объясняющий, как последовательности, составляющие треть нашего генома, перемещались. Следующие шаги — изучение того, как именно клетка-хозяин защищает свою ДНК от таких повреждений.