Известно, что РНК, которая получается в результате транскрипции, ещё незрелая, неотредактированная, в ней есть фрагменты, которые будущему белку не нужны. Поэтому РНК проходит обязательную посттранскрипционную правку: из неё вырезаются одни куски — интроны, другие же — экзоны — сшиваются вместе и образуют готовый шаблон для синтеза полипептидной цепи. Этот процесс вырезания одних кусков и монтажа других называется сплайсингом.

Альтернативный сплайсинг гена у самца и самки дрозофилы: РНК и белки, которые определяют границы монтируемых участков. Альтернативный экзон показан жёлтым. (Рисунок Allen Gathman.)Но не стоит думать, что для каждого гена сплайсинг его РНК будет всё время происходить по одной и той же схеме. Часто бывает так, что РНК разрезается и сшивается по-разному. В зависимости от обстоятельств некоторые фрагменты остаются в готовой молекуле, вместо того чтобы быть вырезанными, и сами фрагменты сшиваются между собой совершенно различными способами. Такой альтернативный сплайсинг позволяет создать великое множество вариантов белка, оставаясь при этом в рамках одного гена и не занимая дополнительную территорию на ДНК. Некоторые белки (например, человеческий нейрексин) благодаря альтернативном сплайсингу существуют едва ли не в тысячах форм. Функции этих вариантов могут разниться довольно сильно. Например, если полноразмерный фактор транскрипции активирует какие-то гены, то его укороченный в результате альтернативного сплайсинга фрагмент, наоборот, подавляет активность тех же самых генов.

При этом наука только в последнее время начала осознавать, насколько огромную роль играет альтернативный сплайсинг в живых системах. В 2008 году исследователи из Массачусетского технологического института (США) проанализировали РНК из 10 видов тканей человека, и оказалось, что РНК почти от каждого гена претерпевает альтернативный сплайсинг. Более того, именно за счёт альтернативного сплайсинга и формируются различия между тканями.

В новом исследовании та же команда учёных решила выяснить, в чём специфика сплайсинга у разных видов животных. Были взяты образцы ткани у нескольких видов млекопитающих (макака-резус, крыса, мышь и корова) и у курицы. У каждого вида анализировали 9 типов ткани (мозг, кишечник, сердце, почки, печень, лёгкие, скелетные мышцы, селезёнка и семенники). При этом отдельно оценивалась активность генов, то есть набор «черновых» РНК, и активность сплайсинга, то есть набор разных форм одной и той же РНК.

В статье, опубликованной в журнале Science, авторы сообщают, что характер активности генов в одних и тех же тканях был примерно одинаков, независимо от того, какому виду они принадлежали. Что вполне понятно: каждая ткань имеет свои уникальные особенности, отличающие, например, мышечную клетку от нейрона, и чтобы эти особенности проявились, нужен определённый набор генов. И эти гены будут работать в любом организме, будь то мышь или курица.

Но когда учёные проанализировали сплайсинговую активность, оказалось, что тут разные способы сплайсинга группируются не по тканям, а по видам. То есть какой-то путь альтернативного сплайсинга был примерно одинаков и в мозгу, и в лёгких, и в сердце, но лишь пока все они принадлежали одному биологическому виду. Иными словами, способ альтернативного сплайсинга определял «лицо вида», хранил в себе отличия вида от других, его индивидуальные особенности. Это тоже в целом понятно: если говорить о приспособлении вида к среде, то альтернативный сплайсинг — удобный, пластичный и быстрый механизм адаптации.

Альтернативный сплайсинг часто затрагивает те участки белка, которые подвергаются фосфорилированию. А модификация фосфатными остатками — один из основных способов изменить активность белка. То есть альтернативный сплайсинг, влияя на наличие сайтов для модификации, может вмешаться в распределение белка в клетке, в его участие в сигнальных путях и в результате привести к перестройке всей молекулярной внутриклеточной кухни. Всего исследователи нашли несколько тысяч новых альтернативных экзонов, которые в разных обстоятельствах могут попадать в конечную версию РНК. Так что эволюции есть из чего выбирать. Правда, это пока что первое исследование подобного масштаба, посвящённое роли сплайсинга в эволюционных процессах, и учёным ещё предстоит понять, как он взаимодействует с другими механизмами эволюции на других уровнях генетической регуляции.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Как и многие другие животные, мыши используют запах, чтобы пометить территорию, обозначить свой статус, привлечь полового партнёра. Давно замечено, что особой информативностью и привлекательностью для них служит их же моча: животные наведываются в «окроплённые» места снова и снова. Логично было бы предположить, что тут всё дело в летучих феромонах, однако мышей тянет к меткам мочи слишком долго, чтобы это можно было объяснить быстро выветривающимися веществами.

Белок дарцин заставляет мышей постоянно возвращаться на помеченное мочой место. (Фото George D. Lepp.)Исследователи из Ливерпульского университета (Великобритания) обнаружили в мышиной моче специфический компонент, который отвечает за необычайно долгую притягательность запаховых меток. В опытах самки мышей проводили в пять раз больше времени в тех местах, где помочился самец, причём животным достаточно было 10-минутного обнюхивания, чтобы потом возвращаться на это место в течение двух недель. При этом исследователи заметили одну особенность: мышей тянуло на помеченное место, если только они буквально потыкались в него носом. Дистанционное обнюхивание, пусть и с самого близкого расстояния, столь долгой и сильной тяги не вызывало. Иными словами, дело тут вовсе не в летучих феромонах (или по крайней мере не только в них).

В статье, опубликованной в Science, исследователи пишут о белке дарцине, который они обнаружили в мышиной моче и который служит причиной такой долгой тяги животных к помеченному месту. Сам белок известен уже лет семь, теперь же удалось показать его влияние на поведение животных. Дарцин, полученный в чистом виде в культуре клеток, вызывал ту же реакцию: мыши возвращались на «заколдованное» место чаще и дольше.

Вам кажется, что эта история проста и стоит внимания? Не спешите с выводами. Только вдумайтесь: один белок перестраивает пространственную память мышей, заставляет их помнить, где они с ним столкнулись. И для этого достаточно совсем недолгого контакта с меткой: вряд ли животные носят с собой запас дарцина, чтобы он периодически напоминал им о том месте, где они его нашли. И как в таком случае обстоят дела с несколькими метками из разных мест? Возможно, дарцин активирует какие-то нейронные механизмы, отвечающие за пространственную ориентацию, и мышь особенно хорошо запоминает то место, куда следует вернуться.

Исследователи при этом не отрицают, что тут могут играть роль дополнительные вещества, которые, например, сообщают о том, кто именно помочился — самка или самец. Впрочем, самцы стремятся к меткам других самцов с тем же усердием, что и самки: ведь это шанс перекрыть своей меткой метку конкурента.

Наконец, ещё пара вопросов, ответы на которые хотелось бы знать: есть ли у других животных подобные вещества и можно и создать такое соединение искусственно? Речь ведь не обязательно должна идти о пространственной памяти: можно представить себе какой-нибудь синтетический пептид, после «занюхивания» которого у человека резко улучшалась бы память, скажем, на иностранные языки.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Медведь спит не так, как сурки и суслики. Температура его тела снижается незначительно, зато обмен веществ падает на три четверти. Это позволяет крупному зверю не есть, не пить и не выделять отходы месяцами.

Черный американский медведь То, что медведь зимой спит, знают даже малые дети. Но подробностей медвежьей спячки до сих пор не знали и специалисты-зоологи. В основном, из-за трудности сбора данных — ведь не полезешь же в берлогу к медведю, чтобы измерить ему температуру. Биологам из Института арктической биологии Университета Аляски (Institute of Arctic Biology at the University of Alaska) в Фэрбенксе помогла телеметрия. Ученые вели наблюдения за пятью американскими черными медведями (Ursus americanus) – обитателями Аляски. Сначала животных отловили и под наркозом снабдили разными датчиками. Вживленный радиопередатчик передавал величину температуры тела, электрокардиограмму и электромиограмму (график электрической активности мышц). Подопытных медведей выпустили на изолированную лесную территорию, где в положенный срок они залегли в сооруженные для них искусственные берлоги.

Сон под присмотром

«Берлоги» представляли собой деревянные ящики с подстилкой, снабженные инфракрасными видеокамерами, измерителем активности и телеметрической антенной. Здесь же имелся анализатор выдыхаемого воздуха, измеряющий потребление кислорода и уровень углекислого газа.

Видеонаблюдение показало, что медведи спят, свернувшись калачиком — такая поза обеспечивает максимальную экономию тепла и воды. В среднем раз в два дня они начинают ворочаться, меняют позу, подгребают подстилку, но полностью не просыпаются. Самое интересное состояло в изучении их метаболизма, который позволяет им в течение 5−7 месяцев не есть, не пить и не выделять продукты жизнедеятельности.

Оказалось, что медведи спят не так, как мелкие млекопитающие, такие как сурки, суслики или летучие мыши. «Как правило, скорость обмена веществ у животных на каждые 10 градусов снижения температуры тела падает на 50%, но у медведей обмен снижается на 75%, хотя температура тела – всего на 5−6 градусов», — отмечает Эвинд Тойен (Øivind Tøien), руководитель исследования. Нормальная медвежья температура тела (37−38°С) падает в среднем до 33−34°С, но никогда не снижается ниже 30 градусов (это критическая температура для функционирования нейронов). Температура тела не всегда одинакова, она повышается и понижается в течение многодневных циклов. Дышит спящий медведь всего один-два раза в минуту. Скорость сердечных сокращений падает с 55 до 9 ударов в минуту (в среднем), при этом она меняется в зависимости от дыхания: сердце бьется чаще на вдохе и почти останавливается на выдохе. С учетом всех показателей уровень метаболизма спящего медведя составляет всего 25% от нормы.

Биологи ожидали, что когда медведи проснутся и выйдут из берлоги, их обмен веществ сразу же восстановится. Но оказалось, это не так: у проснувшихся животных метаболизм составлял всего половину от нормы, хотя температура тела достигла 37°С. Только через две-три недели жизнедеятельность животных достигла нормального уровня.

На следующем этапе ученые собираются изучить изменения в активности определенных генов, которые вызывают такие значительные сдвиги в медвежьем организме при спячке.

Медведи помогут понять людей

Исследование физиологии крупных млекопитающих во время спячки поможет понять механизмы выживания человека во время вынужденного длительного охлаждения. А также грамотно применять метод снижения температуры тела в медицинских целях, считают авторы работы.

О зимней спячке американских медведей можно прочитать в последнем выпуске Science.

Источник: Infox.ru