Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

"Элементы": новости науки

Подписаться Бесплатная «Золотая» новостная рассылка Подписчиков 12.931 RSS
←   Май 2007   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
18.05.2007
04:42:51
23:18:33
19
20
21
22
22.05.2007
05:22:01
17:13:52
23
23.05.2007
17:53:29
17:56:57
24
25
26
27
28
29
30
31


За последние 60 дней 1 выпусков (1 раз в 2 месяца)


Сайт рассылки: http://elementy.ru
Открыта: 09-05-2006

Автор
Редакция сайта "Элементы"

Статистика

12.931 подписчиков
-74 за неделю
←   Все выпуски   →

Найден ген, регулирующий ход <<внутренних часов>>


Публичные лекции фонда «Династия» на «Элементах»

Лауреат Нобелевской премии по физике 2004 года Дэвид Гросс. «Грядущие революции в фундаментальной физике».

Академик Владимир Игоревич Арнольд. «Сложность конечных последовательностей нулей и единиц и геометрия конечных функциональных пространств» (лекция опубликована в двух вариантах — популярном и математическом).

Дэвид Гросс: «Держу пари, что суперсимметрия будет открыта». Эксклюзивное интервью «Элементам».

Найден ген, регулирующий ход «внутренних часов»

17.05.2007

Любимое развлечение лабораторных мышей — бег в колесе — подчинено циркадному ритму. Периодичность, с которой мыши занимают! ся спортом, зависит от хода внутренних «биохимических часов». (Фото с сайта www.sflorg.com)
Любимое развлечение лабораторных мышей — бег в колесе — подчинено циркадному ритму. Периодичность, с которой мыши занимаются спортом, зависит от хода внутренних «биохимических часов». (Фото с сайта www.sflorg.com)

Точечная мутация гена FbxI3 приводит к удлинению суточного цикла у мышей на целых три часа. Как выяснилось, кодируемый этим геном белок отвечает за своевременную инактивацию двух других белков, Cry1 и Cry2, ключевых участников регуляторного каскада, порождающего суточные колебания активности множества генов в клетках. «Поломка» гена FbxI3 замедляет инактивацию Cry1 и Cry2, что в конечном счете ведет к отставанию биохимических часов.

Суточные, или циркадные, ритмы играют важную роль в жизни многих организмов, как многоклеточных, так и одноклеточных. В их основе лежит сложная молекулярная система, состоящая из большого числа регуляторных белков, поочередно активирующих и инактивирующих друг друга. Межбелковые взаимодействия образуют несколько контуров положительной и отрицательной обратной связи. Конечным результатом являются ритмичные колебания активности множества генов, не только регуляторных, но и «рабочих». Чтобы биохимические часы шли точно, взаимная активация/инактивация генов-регуляторов должна осуществляться со строго определенной скоростью.

Исследователи из Италии, Великобритании и США изучали циркадные ритмы у мышей, измеряя периодичность, с которой животные занимаются своим любимым спортом — бегают в колесе. В норме «внутренние часы» у изученных популяций лабораторных мышей немного спешат: циркадный период составляет в среднем 23,63 часа. Ученые заметили, что одна мышка отличается от всех остальных: ее циркадный период был почти в точности равен суткам. От «оригиналки» немедленно произвели потомство, половина которого унаследовала странную замедленность суточного ритма. Скрестив между собой «замедленных» мышей, исследователи получили менделевское расщепление: 25% потомков с нормальным суточным ритмом, 50% с немного замедленным (23,9–24,3 часа), 25% с сильно замедленным (в среднем 26,5 часов). Это свидетельствует о том, что признак определяется мутацией одного-единственно! го гена. Мыши, гетерозиготные по этой мутации (у которых только одна из двух копий данного гена несет мутацию), замедлены на полчаса, гомозиготные (несущие две мутантные копии гена) — на целых три часа. Мутацию назвали «after hours» (Afh).

Воспользовавшись классическими методами генетики (см.: Российские ученые нашли ген облысения и роста волос, радио «Свобода», 13.11.2006.), исследователи локализовали участок мышиной хромосомы 14, на котором расположена мутация, а затем отсеквенировали все 25 генов, имеющихся на этом участке. Выяснилось, что мутация Afh представляет собой замену одного нуклеотида в гене FbxI3, в результате которой в белке, кодируемом этим геном, аминокислота серин в 358-ой позиции заменяется на цистеин.

Функция белка FbxI3 до сих пор была неизвестна, но по последовательности аминокислот можно было заключить, что он участвует во взаимодействии с какими-то другими белками, причем мутация произошла как раз в том месте белковой молекулы, которая служит для «узнавания» других белков.

Последующие эксперименты с использованием мышей-мутантов с полностью отключенным геном FbxI3 позволили установить, что от этого белка зависит время, в течение которого происходит деградация (уничтожение) двух других белков — Cry1 и Cry2, которые, в свою очередь, являются ключевыми участниками одного из регуляторных контуров, составляющих внутриклеточные «биохимические часы». Белок FbxI3 входит в состав молекулярного комплекса, прикрепляющего к молекулам Cry1 и Cry2 особый короткий сигнальный белок — убиквитин. Это служит сигналом для других молекулярных систем (протеасом), которые отвечают за уничтожение белковых молекул, отслуживших свое. Убиквитинирование является универсальным способом «метить» белки, подлеж! ащие уничтожению.

Белки Cry1 и Cry2 вместе с белком Clock-Bmal1 образуют контур отрицательной обратной связи, который является важной составной частью «биохимических часов». Белки Cry1 и Cry2 подавляют активность регуляторного белка Clock-Bmal1, функция которого состоит в активации множества генов, в том числе и генов Cry1 и Cry2. Таким образом, стало понятно, почему у мышей с мутацией Afh замедляется циркадный ритм. «Испорченный» мутацией белок FbxI3 слишком медленно убиквитинирует белки Cry1 и Cry2, из-за этого их концентрация снижается недостаточно быстро, и очередной пик активности белка Clock-Bmal1 наступает с задержкой. Это, в свою очередь, влечет за собой целый каскад изменений в активности генов и белков.

Источники:
1) Sofia I. H. Godinho et al. The After-Hours Mutant Reveals a Role for Fbxl3 in Determining Mammalian Circadian Period // Science. 2007. V. 316. P. 897–900.
2) Luca Busino et al. SCFFbxl3 Controls the Oscillation of the Circadian Clock by Directing the Degradation of Cryptochrome Proteins // Science. 2007. V. 316. P. 900–904.

Александр Марков

Эта новость на «Элементах»
 

Предыдущие новости

16.05 Медитация улучшает внимание: доказано экспериментально

Эффект кратковременной «слепоты» после опознания зрительной цели в ряду быстро сменяющих друг друга объектов был открыт в 1992 году и получил название «мигание внимания». Американские и голландские нейрофизиологи, занимающиеся психологией познания, поставили эксперимент, показывающий, что медитативная практика концентрации внимания способна значительно снизить этот эффект.

13.05 Прочтение генома опоссума доказало ключевую роль транспозонов в эволюции млекопитающих

Международный коллектив исследователей сообщил о прочтении генома серого короткохвостого опоссума Monodelphis domestica. Сравнение его с геномами плацентарных показало, что ключевую роль в эволюции млекопитающих играли не изменения белок-кодирующих генов, а появление новых некодирующих последовательностей, выполняющих регуляторные функции.

12.05 Железо в океане помогает связать углекислый газ атмосферы

Дефицит железа ограничивает развитие фитопланктона, связывающего в процессе фотосинтеза углекислый газ. Оказывается, участки массового развития фитопланктона в отдаленных областях океана могут полностью обеспечиваться железом, поступающим не с пылью из атмосферы, а из более глубоких слоев водной толщи. Связываемое количество CO2 здесь в 10, а то и в 100 раз больше, чем предполагалось ранее.

11.05 У млекопитающих найдена система управления мобильными генетическими элементами

У мышей обнаружен молекулярный механизм, позволяющий клеткам контролировать поведение мобильных генетических элементов (транспозонов, ретротранспозонов и др.), которые играют важную роль в эволюции. Ранее сходный механизм был найден у дрозофилы. В системе контроля мобильных элементов участвуют белки семейства Piwi и особый класс малых РНК (пиРНК).

10.05 Подтверждено наличие у Меркурия жидкого ядра

С помощью радарных исследований на трех наземных радиотелескопах американские и российские астрономы показали, что вариации во вращении Меркурия характерны для небесного тела, обладающего расплавленным ядром. Впервые гипотеза жидкого ядра появилась в 1974 году, после облета Меркурия американской межпланетной станцией «Маринер-10».

08.05 Нужны ли эмбрионам гены?

Вопреки расхожему мнению о том, что индивидуальное развитие есть реализация заложенной в геноме «программы», ранние стадии эмбрионального развития животных идут при отключенном геноме — зародыш синтезирует все необходимые ему белки на основе матричных РНК, полученных от матери. Когда гены зародыша наконец начинают работать, материнские РНК уничтожаются.
В избранное