01

Функции утраченного гена могут выполнять другие участки кода

09.12.2015

Общая медицина

0

Сегодня в мире медицины широко обсуждаются новые методы модификации генома. Например, используя CRISPR (короткие палиндромные повторы ДНК, регулярно расположенные группами), ученые могут удалять части кода гена, тем самым сбивая его. Также, есть способ ингибировать трансляцию гена к белку. Оба метода имеют одну общую черту: они препятствуют производству белка и, следовательно, должны иметь сопоставимые последствия для организма. Однако недавние исследования показали, что эти последствия могут отличаться.

Ученые из Института Макса Планка по исследованию сердца и легких в Бад-Наухайм (Германия) обнаружили, что дополнительные гены компенсируют нерабочие участки генетического кода, ослабляя последствия или полностью компенсируя дефицит. Полученные результаты также указывают на необходимость осторожности при интерпретации данных из молекулярных биологических исследований или разработок генной терапии для лечения различных заболеваний.

Почему важно, каким способом был «выключен» ген?

Для анализа функции неизвестного участка гена ученые часто отключают его и исследуют последствия для лечения организма. Чтобы сделать это, они сокращают ДНК-фрагменты с помощью ферментов, удаляющих генетическую информацию, необходимую для выработки конкретного функционального белка. Такой метод называют «нокдауном гена». В противоположность этому процессу ученые блокируют производство белка, используя специфические вещества, например, микроРНК.

Причину различий последствий этих способов отметила группа ученого Дидье Стайнера Института Макса Планка. Исследователи изучили ген под названием EGFL7 у рыбок данио. Этот ген участвует при производстве соединительной ткани стенок сосудов, тем самым стабилизируя их. То есть EGFL7 регулирует рост кровеносной системы.

Биологи заметили, что развитие организма рыбы при удалении EGFL7 разными способами, происходит не одинаково. «Если ген был заблокирован методом «нокдаун», кровеносные сосуды перестают развиваться нормально», – объясняют Андреа Росси вместе с Захарией Контаракис, первым автором исследования. В противоположность этому, если ген был удален генетической манипуляцией, на рост новых кровеносных сосудов это не влияет.

Чтобы выяснить причину, сначала исследователи Макса Планка исключили возможные побочные эффекты вещества «нокдауна», который был ответственен за вмешательство в развитие сосудов. Для этого они вводили вещество личинкам, у которых уже был удален EGFL7. Но личинки продолжали нормально развиваться.

«Поскольку вещество не вызывает нарушений роста кровеносных сосудов, мы думали о другом механизме: потеря генного участка может быть компенсирована другим геном, принимающим на себя эти функции. Таким образом, мы искали спасательные гены, которые, возможно, были произведены в животных без функционального EGFL7», – говорит Кантаракис.

Исследователи сравнили количество молекул белков и микроРНК рыбы с или без функционального гена EGFL7. Обнаружилось, что в рыбе без EGFL7 микроРНК и белки присутствуют в больших количествах. Пример гена эмилина 3B. При использовании метода «нокдаун» для блокировки EGFL7 животные получали эмилин 3В, после чего кровеносные сосуды стали развиваться почти нормально. «Это говорит о том, что эмилин 3B может компенсировать потерю EGFL7, когда после «нокдауна» у рыбы активируется производство этого гена. Эти результаты отличаются от случая, когда у рыбы просто отключают ген без эмилина», – объясняет Стайнер.

В качестве следующего шага группа планирует проанализировать, как гены «узнают», что другой ген был удален, а затем компенсируют потери. Многие исследователи во всем мире пытаются удалить гены болезни в терапевтических целях. Прежде, чем ученые создадут такие методы лечения, они должны в полной мере понимать последствия и риски потери или блокады гена.

Комментарии

Позвоните нам:

(044) 233-37-88 (063) 233-37-88