Надстройка хромосомной ДНК поддалась новой отмычке

Надстройка хромосомной ДНК поддалась новой отмычке

Калифорнийские учёные представили новую технологию расшифровки так называемой эпигенетической информации — "скрытого слоя" наследственности. Эти данные, которые не определяются традиционными методиками, однако, оказывают очень существенное влияние на то, как записанные в геноме инструкции будут реализованы.

Небольшой экскурс в историю: наука эпигенетика начала активно развиваться в конце XX века, когда учёные пришли к пониманию того, что наследственная информация заложена не только в самой последовательности ДНК, но и в определённых модификациях отдельных кодирующих "букв алфавита" – нуклеотидов.

Так, например, простое добавление метильной группы (CH3) часто приводит к инактивации модифицированного участка ДНК. Проблема до сих пор была в отсутствии у исследователей хоть сколько-нибудь потокового метода работы с эпигеномом – модифицированные нуклеотиды искали практически "с лупой".

Широко распространённая технология поиска метильных групп заключается в следующем: образцы ДНК химически модифицируют так, что неметилированные нуклеотиды (даже более конкретно – цитозин) превращаются в другой тип нуклеотидов – урацил (в РНК он заменяет тимин).

В норме ДНК не содержит урацил вовсе, потому после определения последовательности специалисты могут узнать, какие цитозины содержат метильную группу. У этого способа есть масса существенных недостатков, главный из которых, разумеется, чрезмерная трата, как ресурсов, так и просто времени.

Также, подобная модификация генома не позволяет находить метилированные аденины (очень распространённые, например, у бактерий), не говоря уже о том, что химическая обработка повреждает ДНК и тем самым априори снижает точность итоговой расшифровки.

Все перечисленные факторы подтолкнули авторов новой работы — исследователей из компании Pacific Biosciences — к принципиально иной методике поиска эпигенетических модификаций, основанной на использовании флуоресцентных меток.

В чём суть так называемой SMRT-технологии (SMRT sequencing): в ходе определения последовательности фермент ДНК-полимераза выстраивает копию изучаемой цепи ДНК из нуклеотидов, находящихся в реакционной смеси. К ним присоединены флуоресцентные маркеры.

Каждый из четырёх нуклеотидов, входящих в состав ДНК (известный всем "тетраграмматон" аденин-цитозин-гуанин-тимин) светится собственным уникальным цветом, поэтому для специалистов не составит особого труда определить при помощи специального сканера последовательность новосозданной нити ДНК.

Наличие метилированных нуклеотидов в SMRT-методе распознают по изменению времени следующей вспышки – это означает, что фермент включил в цепь очередной нуклеотид.

Новая технология позволяет очень быстро определять местонахождение метильной группы.

Теперь ложка дёгтя: SMRT-технология не позволяет определять наличие метилирования на отрезках ДНК большой длины – лучше всего она работает для фрагментов длиной в тысячу нуклеотидов или меньше.

А ведь для того чтобы получить полногеномную карту метилирования, в качестве "сырья" необходимо использовать отрезки ДНК длиной от 8-10 тысяч нуклеотидов, как минимум. Пока у специалистов нет ответа на вопрос, как они собираются справиться с этой проблемой – она просто напряжённо решается, методом проб и ошибок.

Однако, представители Pacific Biosciences полны оптимизма и планируют начать выпуск приборов, определяющих последовательность ДНК при помощи SMRT-метода уже в этом году, а в 2011 – запустить линейку устройств, которые могут определять наличие метильных групп.

Тема, которой занимаются калифорнийские генетики, весьма неоднозначна и потенциально таит в себе много возможностей. Изменение надгеномных модификаций может иметь значение для протекания многих важных процессов в организме (и при развитии рака в том числе).

Также известно, что эпигенетические изменения затрагивают белки, связанные с нуклеиновыми кислотами. Видеопрезентацию новой методики можно уже сейчас посмотреть на сайте Pacific Biosciences.

Источник: www.membrana.ru

Ещё в разделе

Американские ученые пытаются открыть секрет вечной молодости 17-летнего младенца

Американские ученые пытаются открыть секрет вечной молодости 17-летнего младенца

Американские ученые надеются разгадать загадку старения, расшифровав геном 17-летней девочки, которую уникальная генная мутация навсегда «заморозила» в теле ребенка

Биологи опубликовали результаты исследования генома неандертальца

Биологи опубликовали результаты исследования генома неандертальца

Международная группа биологов представила результаты обработки генетической последовательности, которая составлена приблизительно из 4 млрд нуклеотидов трёх представителей вида Homo neanderthalensis.

Американские ученые проверили новую гипотезу о развитии мозга живых организмов

Американские ученые проверили новую гипотезу о развитии мозга живых организмов

Новую гипотезу о развитии мозга живых организмов проверили американские ученые

Негативные последствия близкородственных браков на примере семейства Дарвинов

Негативные последствия близкородственных браков на примере семейства Дарвинов

Учёные из Университета штата Огайо (США) и Университета Сантьяго-де-Компостелы (Испания) проиллюстрировали утверждение о том, что дети, рождённые в браках двоюродных братьев и сестёр, умирают в несовершеннолетнем возрасте несколько чаще

Ученые делают успехи в изучении генома гипертонии

Ученые делают успехи в изучении генома гипертонии

Гипертония – хроническое повышение артериального давления – поражает более 25% всего взрослого населения земного шара.

Неизвестные подробности о ДНК

Неизвестные подробности о ДНК

Ученые из университетского колледжа Лондона (University College London), Великобритания, обнаружили, что некоторые вирусы могут превращать клетки в «вирусные отели», используя крошечные молекулы из человеческой ДНК

Открыт секрет старения кожи

Открыт секрет старения кожи

Открытие было сделано научной группой известной фармацевтической компании

Ученые расшифровали геном певчей птички

Ученые расшифровали геном певчей птички

Певчие птицы используют песню не только для коммуникации, но и в "образовательных" целях: птенец осваивает вокальный репертуар, обучаясь у родителей.

Показан безопасный способ доставки генетической информации с помощью наночастиц

Показан безопасный способ доставки генетической информации с помощью наночастиц

Американские специалисты продемонстрировали безопасный способ доставки генетической информации с помощью наночастиц и доказали его эффективность в опытах на мышах, страдающих пигментной дистрофией сетчатки.

Женский секрет долголетия

Женский секрет долголетия

Японские ученые выяснили, что в половых клетках мужских особей животных содержатся особые гены, которые сокращают срок их жизни по сравнению с самками.

Решена одна из величайших загадок биологии

Решена одна из величайших загадок биологии

Международная группа ученых впервые обнаружила механизм, который контролирует репликацию (удвоение) молекулы ДНК.

Ген кролика помог комнатному растению эффективней очищать воздух

Ген кролика помог комнатному растению эффективней очищать воздух

Ученые из Вашингтонского университета установили, что ген кролика, вставленный в геном комнатного растения, значительно увеличивает его способность поглощать из воздуха вредные для здоровья примести: бензол и хлороформ.

Способны ли клеточные органеллы нагреваться?

Способны ли клеточные органеллы нагреваться?

Группа ученых, в которую вошли представители из нескольких стран смогли осуществить сложный эксперимент. Речь идет об измерении температуры митохондрий в живой клетке. Результаты исследования показали, что температура органелл в процессе работы составляет 50 градусов.

Растения, словно люди, способны устанавливать приоритеты

Растения, словно люди, способны устанавливать приоритеты

Результаты нового исследования показали, что растения, в случае нападения вредителей в первую очередь защищают цветки, а не листья, как было принято считать до настоящего момента. Кроме того, также стало известно, что при одновременном нападении гусениц, тли и патогенных бактерий, главным врагом по определению растения становится гусеница и, именно против нее, прежде всего, активируются защитные механизмы.

Первый полусинтетический организм – миф или реальность

Первый полусинтетический организм – миф или реальность

Научным сотрудникам из института Scripps удалось осуществить уникальный эксперимент. Суть исследования состояла в создании новых нуклеиновых оснований с дальнейшим их вживлением в ДНК. В результате проведения эксперимента генетики создали первую в мире полусинтетическую бактерию.

Теперь и аллигаторы смогут летать

Теперь и аллигаторы смогут летать

Благодаря длительным исследованиям ученые смогли определить гены, которые отвечают за формирование чешуи у рептилий и перьев у птиц. Полученная информация дала возможность вырастить эмбрионы аллигатора с измененными внешними покровами. Конечно, достигнуть положительного результата удалось только при посредстве генетических манипуляций.

В теле нематод выявили уникальный ген

В теле нематод выявили уникальный ген

Специалисты из Калифорнийского университета выяснили, что в нематодах Caenorhabditis elegans присутствует ген, несущий ответственность за кодирование вредного для червя токсина. Ген не считается полезным для червя и не исчезает в процессе естественного отбора, так как отвечает еще и за синтез противоядия, которое необходимо для выживания потомства в теле матери.

Найдены новые микроорганизмы с новым механизмом адаптации

Найдены новые микроорганизмы с новым механизмом адаптации

Американские ученые смогли обнаружить ряд ранее неизвестных организмов, которые постоянно мутируют. Склонность к постоянной мутации зависит от генетического механизма, называемого регенерирующим разнообразием ретроэлемента.

Генетики раскрыли механизм эволюции бактерий

Генетики раскрыли механизм эволюции бактерий

Ученые из Института Броуда и Гарвардского университета смогли найти мутации, которые стимулируют появление бактерий с уникальными свойствами. В частности речь идет об устойчивости к антибиотикам разного типа. Более того, такая устойчивость позволяет микроорганизмам провоцировать неизлечимые патологии.

Американцы создали асоциальных муравьев

Американцы создали асоциальных муравьев

Американские ученые из Рокфеллеровского университета смогли создать уникальных муравьев. В частности речь идет о генетически модифицированных насекомых, которые избегают своих сородичей. Благодаря своему творению, исследователи выяснили, что взаимодействие муравьев между собой, а затем дальнейшее формирование колонии происходит при посредстве обонятельных рецепторов, находящихся в усиках.

Оценка:

Пока комментариев нет