Транскрипционная функция генов.

Ученые давно предполагали, что в прогрессивных эволюционных преобразованиях порой бывают важны не столько изменения самих генов, сколько изменения их активности. Даже небольшое изменение нуклеотидной последовательности одного-единственного гена-регулятора может привести к драматическим изменениям активности многих других генов, а это, в свою очередь, может вызвать радикальные перемены в строении организма.
Чтобы проверить эти предположения, группа молекулярных биологов из США и Австралии сравнила уровень активности (экспрессии) генов у человека, шимпанзе, орангутанга и макака-резуса. Активность генов измерялась в клетках печени пяти взрослых самцов каждого вида.
Экспрессию генов измеряют при помощи микрочипов – пластинок с нанесенными на них кусочками ДНК – фрагментами изучаемых генов. Из клеток выделяют РНК и наносят на микрочип. Чем активнее работает ген, тем больше синтезируется в клетке молекул РНК с характерной для данного гена последовательностью нуклеотидов (они синтезируются в ходе первичного «прочтения» генов – транскрипции). Если на чипе имеются кусочки ДНК с такой же последовательностью нуклеотидов, молекулы РНК «прилипают» к ним. По количеству таких «прилипших» молекул РНК и судят об уровне активности гена.
Прежде всего ученые выявили гены, уровень активности которых одинаков у всех четырех видов, и к тому же мало варьирует у разных особей в пределах вида. Как и следовало ожидать, среди них оказалось много генов, регулирующих базовые физиологические процессы, происходящие в клетке – изменение их активности обычно вредит организму.
Ученые выявили также 110 генов, активность которых достоверно различается у человека и шимпанзе. Было выявлено 49 генов, активность которых изменилась именно в человеческой линии (30 генов увеличили свою активность, 19 – понизили). Среди 30 генов с повышенной активностью оказалось целых 9 транскрипционных факторов (30%), тогда как в целом в изучавшейся выборке из 907 генов транскрипционные факторы составляют лишь 10%. Среди генов с пониженной активностью транскрипционных факторов вообще не оказалось.
Среди генов, активность которых изменилась в эволюционной линии шимпанзе после её отделения от человеческой, транскрипционных факторов оказалось всего 9%, причем у половины из них активность повысилась, а у половины – понизилась. Поэтому был сделан вывод, что усиленная экспрессия многих регуляторных генов – специфическая особенность эволюции именно человеческой линии.
Таким образом, транскрипционная функция генов реализуется на первом этапе экспрессии гена – программируемого геномом процесса биосинтеза белков и (или) РНК.

Заключение

В процессе исследования мы пришли к следующим выводам.
Во-первых, взгляды на природу и структуру генов на протяжении 150 лет эволюционировали. Развитие науки и техники позволило в настоящее время уточнить определение: под генами понимают локализованный участок молекулы ДНК, обладающий определенными биохимическими функциями и оказывающий специфическое влияние на особь.
Во-вторых, механизм транскрипции понимается как первый этап реализации генетического кода, при котором происходит биосинтез РНК на матрице ДНК. Данный процесс имеет ряд этапов, в процессе которых транскрибируются отдельные гены или группы генов.
В-третьих, в процессе транскрипции принимают активное участие гены. Ранее в науке считалось, что основной функцией генов является матричная, однако в настоящее время определено, что центральную роль в транскрипции играют гены, кодирующие транскрипционные факторы – белки, способные распознавать определенные участки ДНК, прикрепляться к ним и либо активизировать, либо, наоборот, препятствовать транскрипции близлежащих генов.
В конце 2006 г. в США были опубликованы результаты исследования сравнения уровня активности 907 генов у людей, шимпанзе, орангутанов и макаков-резусов. Было выявлено 30 генов, активность которых у человека резко повышена по сравнению с другими приматами, и 19 генов с пониженной активностью. В первой группе оказалось много транскрипционных факторов, то есть генов, функция которых состоит в регуляции активности других генов. Среди генов, активность которых повышена у шимпанзе, транскрипционных факторов гораздо меньше. Поэтому ученые сделали вывод, что изменение активности генов-регуляторов сыграло большую роль в эволюции именно человеческой линии.
Список литературы

1. Биология: В 2 кн: Учеб. для медиц. спец. Вузов / В.Н. Ярыгин, В.И. Васильева, И.Н. Волков, В.В. Синельщикова; Под ред. В.Н. Ярыгина. – 5-е изд., испр. и доп. – Кн. 1. – М.: Высш. шк., 2003. – 432 с.
2. Зуссман, М. Биология развития / Пер. с англ. – М.: Мир, 1977. – 302 с.
3. Инге-Вечмотов, С.Г. Трансляция как способ существования живых систем, или в чем смысл «бессмысленных» кодонов // Соросовский Образовательный Журнал. – 1996. – №12(13). – С. 2-10.
4. Ленинджер, А. Основы биохимии: в 3 т. / Пер. с англ. – М.: Мир, 1985. – Т. 3. – 320 с.
5. Льюис, Б. Гены / Пер. с англ. – М.: Мир, 1987. – 544 с.
6. Чадов, Б.Ф. Квазицикл «ген – проген» – имманентное свойство живого // Философия науки. – 2007. – №1(32). – С. 129-156.
7. Чадов, Б.Ф. Новый этап в развитии генетики и термин «эпигенетика» // Генетика. – 2006. – Т. 42. – №9. – С. 1261-1275.
8. Gilad, Y., Oshlack, A., Smyth, G.K., Speed, T.P., White, K.P. Expression profiling in primates reveals a rapid evolution of human transcription factors // Nature. – 2006. – V. 440. – P. 242-245.
Зуссман М. Биология развития / Пер. с англ. – М.: Мир, 1977. – С. 23.
Льюис Б. Гены / Пер. с англ. – М.: Мир, 1987. – С. 22.
Зуссман М. Указ. раб. – С. 27.
Инге-Вечмотов С.Г. Трансляция как способ существования живых систем, или в чем смысл «бессмысленных» кодонов // Соросовский Образовательный Журнал. – 1996. – №12(13). – С. 5.
Чадов Б.Ф. Квазицикл «ген – проген» – имманентное свойство живого // Философия науки. – 2007. – №1(32). – С. 134
Чадов Б.Ф. Указ. раб. – С. 135.
Ленинджер А. Основы биохимии: в 3 т. / Пер. с англ. – М.: Мир, 1985. – Т. 3. – С. 169.
Биология: В 2 кн: Учеб. для медиц. спец. вузов / В.Н. Ярыгин, В.И. Васильева, И.Н. Волков, В.В. Синельщикова; Под ред. В.Н. Ярыгина. – 5-е изд., испр. и доп. – Кн. 1. – М.: Высш. шк., 2003. – С. 103.
Льюис Б. Указ. раб. – С. 133.
Ленинджер А. Указ. раб. – С. 171.
Gilad, Y., Oshlack, A., Smyth, G.K., Speed, T.P., White, K.P. Expression profiling in primates reveals a rapid evolution of human transcription factors // Nature. – 2006. – V. 440. – P. 242-245.












3