Текст уведомления здесь
Атлантическая трескаjack perks / Фотодом / Shutterstock

Чтобы выжить в Арктике, треска собрала белок-антифриз из генетического мусора

Специальный белок в геноме рыбы связывается с кристаллами льда и не дает им расти. Его синтезирует ген, который сформировался из некодирующих участков генома

Ученые из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне выяснили, что ген белка-антифриза появился в результате мутаций нескольких фрагментов «мусорной ДНК». Собранный «на коленке» белок позволяет треске жить в ледяной воде.
Добавить в закладки
Комментарии

Полярные моря нельзя назвать теплыми — температура воды в них может падать ниже нуля и не замерзает только благодаря своей солености. Тем не менее моря эти вовсе не мертвые. И если теплокровные выживают в них потому, что умеют сохранять постоянную температуру тела, то рыбы — при помощи специальных белков-антифризов (antifreeze glycoproteinAFGP). Эти белки связываются с микроскопическими кристаллами льда, которые появляются в крови при минусовых температурах. Кристаллик льда, связанный с молекулой белка, перестает расти, и кровь не леденеет.

Впервые белки-антифризы нашли в крови рыб из подотряда нототениевидных, живущих в Антарктике. Но, как оказалось, антифриз умеют вырабатывать и некоторые виды трески, живущие в противоположной части света — в арктических морях. Чтобы узнать, откуда у трески такой белок, ученые сравнили геном трех видов трески-«незамерзайки» с геномами трех видов тресковых, которые белкового антифриза не вырабатывают. Анализ генов, кодирующих всевозможные белки у теплолюбивой трески, ничего не дал — среди них не нашлось кандидатов на роль гена белка-антифриза. Статья об этом будет опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Science, ее рукопись есть в распоряжении редакции. 

Геном разделяется на две части — ту, что кодирует белки, и ту, что не кодирует белки. Некодирующую часть еще называют «мусорной ДНК», потому что долгое время считалось, что эти участки появились в результате мутаций и для организма совершенно бесполезны. Постепенно выяснилось, что «мусорная ДНК» не такой уж и мусор и некоторые ее последовательности организму нужны — они регулируют экспрессию кодирующих генов и предохраняют их от ошибок, которые могут возникать при транскрипции (переносе информации с ДНК на РНК).

Оказалось, что ген, кодирующий белок-антифриз у трески, произошел именно из «мусорной ДНК». Чтобы стать полноценным геном, кодирующим антифриз, он претерпел несколько полезных мутаций, которые могли произойти в любом порядке.

Одна из мутаций — многократное, в несколько сот раз, умножение участка, кодирующего цепочку аминокислотных остатков Thr-Ala-Ala (треонин-аланин- аланин). Такие часто повторяющиеся участки — характерная особенность белков-антифризов. Когда белок укладывается в трехмерную структуру, треонин образует гидрофильную поверхность его молекулы, которая позволяет ему связываться с кристаллами льда. Вторая мутация связала этот повторяющийся участок  с участком-маркером, что отвечает за транспорт белка из клетки. Благодаря ему получившийся белок может секретироваться из клетки и попадать в кровь. А третья мутация перенесла в нужное место на ДНК промотор гена, участок ДНК, необходимый для начала процесса транскрипции.

Благодаря этим мутациям  фрагмент «мусорной ДНК» переквалифицировался в «настоящий» ген, который кодирует жизненно важный для трески белок. Как же новая последовательность вообще стала работать? По словам ведущего автора исследования, Кристины Чэн, которые приводит пресс-релиз университета, клетка постоянно создает РНК-копии всех участков ДНК, которые только можно копировать. Бесполезные для выживания организма экземпляры РНК, которые не кодируют никакой белок или кодируют ненужный белок, разрушаются, а те, которые помогают выживать, остаются и работают. Участки ДНК, с которых был сделан полезный транскрипт, передаются потомкам. Таким образом и происходит отбор полезных признаков на молекулярном уровне.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы