Актинии управляют своими генами по-растительному
С тех пор как мы научились читать ДНК, были просеквенированы геномы множества видов живых существ. И постепенно учёным пришлось осознать, что простая анатомия не обязательно отражает простоту в устройстве генов. Что довольно примитивный организм вроде актинии в сложности устройства генома может поспорить со многими высшими животными. То есть внешняя сложность или простота не обязательно означает наличие или отсутствие какого-то гена.
И тогда все подумали, что дело не столько в количестве генов, сколько в их взаимосвязях. Действительно, даже у небольшого числа генетических единиц может быть довольно изощрённый способ регуляции, со всевозможными взаимовлияниями, взаимоперекрываниями и проч. И такая регуляторная генетическая сеть должна быть проще у простых организмов и сложнее у высших животных и людей.
Видео: Бактерии в жизни человека
В некоторых отношениях актинии не уступают в сложности тем, кто прячется среди их щупалец. (Фото Stuart Westmorland.)
Но актинии опять спутали все карты. Исследователи из Венского университета (Австрия) под руководством Ульриха Технау (Ulrich Technau) проанализировали регуляторные элементы генома актиний и сравнили их с регуляторными схемами высших животных. Если комплекс обычных генов, которые несут информацию о белках, можно сравнить со словарём, то регуляторные элементы можно уподобить синтаксическим правилам, которые определяют характер генетической активности, взаимодействуя с факторами транскрипции, через эпигенетические механизмы и т. д.
И оказалось, что комплекс регуляторных элементов в геноме актиний вполне сопоставим по сложности с управляющими схемами более развитых животных — таких, к примеру, как дрозофила. Хотя актинии тоже относятся к животным, дрозофилы и вообще насекомые появились намного позже. А это значит, что в некоторых важных чертах план регуляции генетической активности, которым и насекомые, и мы сейчас пользуемся, возник уже у нашего общего с актиниями предка, жившего около 600 млн лет назад.
Об этом Ульрих Технау и его коллеги пишут в одной из своих статей в журнале Genome Research.
Но среди механизмов регуляции генетической активности есть такие, которые включаются после того, как матричная РНК синтезировалась на ДНК-шаблоне. И один из самых мощных механизмов такого рода связан с микрорегуляторными РНК — небольшими молекулами РНК, которые связываются с матричными РНК и подавляют синтез белка на ней. У человека таких микроРНК найдено более тысячи, и роль их огромна: они вмешиваются в самые разные процессы, от метаболизма до индивидуального развития, а мутации в генах микроРНК могут привести к раку. Считается, что от 30 до 50% генов человека управляется этим классом молекул.
Как эволюционировал этот тип регуляции, до конца не понятно, однако микроРНК есть не только у животных, но и у растений, и растительные микроРНК сильнейшим образом отличаются от животных — и по последовательностям, и по собственному биогенезу, и по механизму действия. Например, растительные микроРНК работают только с одной мРНК, тогда как у животных одна микроРНК может влиять сразу на несколько генов. Кроме того, растительные микроРНК полностью комплементарны той последовательности, с которой связываются.
Вместе с коллегами из Норвегии, Франции и США группа Ульриха Технау проанализировала 87 микроРНК актиний, и оказалось, что их микроРНК работали так же, как у растений. Кроме того, у актиний нашли ген HYL-1, который необходим для производства микроРНК у растений и который никогда не видели у животных. В последовательностях же микроРНК актиний были как растительные, так и животные черты. Эти данные исследователи опубликовали в своей второй статье в Genome Research.
В общем, если набор генов и способ их регуляции на уровне ДНК и транскрипции у актиний такой же, как у животных, то второй слой регуляции генов, посттранскрипционный, чрезвычайно напоминает животных. То есть эти «примитивные» существа не только похожи на высших животных по своей генетической организации, они ещё и отчасти растения. Ну а что это значит с эволюционной точки зрения и как соотносится такая генетическая путаница с эволюцией растений, животных и собственно актиний, покажут дальнейшие исследования.
