Strona główna > biologia, ewolucja, nauka > Dziedziczenie i RNA

Dziedziczenie i RNA

Epigenetyka zajmuje się badaniem dziedziczności pozagenowej – takiej, której nie towarzyszą zmiany w sekwencji DNA. I tak na przykład modyfikacje chromatyny mają olbrzymie znaczenie w rozwoju zarodka. Innym przykładem na dziedziczenie pozagenowe może być paramutacja. Zjawisko to zaobserwowano początkowo u kukurydzy. Okazało się, że u osobnika mającego dwa różne allele tego samego genu czasami jeden allel może w tajemniczy sposób wpłynąć na drugi – potomstwo dziedzicząc ten drugi allel (czyli nie mając pierwszego) wykazuje fenotyp związany z pierwszym allelem, mimo, że sekwencja DNA drugiego nie uległa zmianie. Allel, który wycisza ekspresję konkurencji, nazywa się paramutagennym, a taki, który poddaje się wyciszeniu – paramutowalnym. Na obrazku obok allel P oznacza allel paramutagenny, allel p allel paramutowalny przed paramutacją, a p* allel paramutowalny, po paramutacji. Czasem wyciszenie odbywa się przez metylację DNA, podobnie, jak w imprintingu, a czasem nie. Zaproponowano dwa mechanizmy wyciszania ekspresji paramutowalnego allelu. Jeden z nich zakłada, że pochodzące z allelu paramutagennego specjalne RNA wpływa na transkrypcję z allelu paramutowalnego w sposób przypominający interferencję RNA (przez eliminację mRNA lub metylację DNA). Drugi natomiast zakłada, że allel paramutagenny przekazuje swój nieaktywny transkrypcyjnie stan w wyniku parowania homologicznych sekwencji obu alleli (Stam i in. 2005).

W maju zeszłego roku w Nature pojawiła się praca (Rassoulzadegan i in. 2006) opisująca modyfikację w ekspresji genu kodującego białko Kit. Gen c-kit to protoonkogen kodujący kinazę tyrozynową będącą receptorem dla SCF (czynnika wzrostu komórek macierzystych). Jest ona zaangażowana w gametogenezę, hematopoezę oraz różnicowanie się komórek tucznych i melanocytów. Ponadto produkują ją komórki macierzyste. Mutacje w genie c-kit są powszechne w wielu nowotworach, a ponadto mogą się łączyć z zaburzeniami w pigmentacji. Praca opublikowana w Nature opisuje jak skrzyżowano myszy, które miały tylko „dzikie” (czyli niezmutowane) allele c-Kit z heterozygotycznymi myszami z mutacją c-Kit. Okazało się, że fenotyp potomstwa, które odziedziczyło niezmutowane allele od obojga rodziców, a zatem nie miało mutacji, był identyczny, jak heterozygot z mutacją w c-Kit – miały białe plamy na ogonach, a ekspresja mRNA dla c-Kit była obniżona. Badaczom nie udało się znaleźć u tych dziwnych myszy (paramutantów) żadnych różnic w metylacji DNA i histonów, ale zauważyli, że w różnych tkankach nagromadziło się dużo kawałków RNA z sekwencją homologiczną do mRNA dla c-Kit. Plemniki paramutantów i ich heterozygotycznych rodziców były pełne takiego RNA. Naukowcy wyizolowali zatem RNA od myszy – heterozygot z mutacją i wstrzyknęli je do jednokomórkowych embrionów myszy bez mutacji. I okazało się, że z połowy „dzikich” embrionów wyrosły myszy o zmutowanym fenotypie, które przekazywały go kolejnym pokoleniom. Jeśli zaś wstrzykiwali RNA bez zmutowanego c-Kit, coś takiego zdarzało się bardzo rzadko, a fenotyp nie był przekazywany następnym pokoleniom. Czyżby zatem małe kawałki RNA były aż tak ważne w dziedziczeniu u ssaków? Niektórzy podchodzą do tego konceptu nieufnie, ale praca z innego laboratorium pokazała, że do przekazywania paramutacji u roślin niezbędne są enzymy syntetyzujące RNA na matrycy RNA, czyli RNA-zależne polimerazy RNA, wykorzystywane też przy interferencji RNA. Poza tym niedawno odkryto całą nową klasę małych RNA, nazwanych pi-RNA, które przypominają małe RNA biorące udział w interferencji RNA i występują w jądrach, ale jeszcze nie wiadomo, co tam robią. Może to właśnie one przekazują informację objawiającą się jako paramutacje.

Co ciekawe, wszystkie odnotowane jak dotąd przypadki paramutacji i podobnych procesów u myszy związane są z miejscami genomu, w których znalazło się obce DNA. U roślin zwykle w tych miejscach znajdują się retrotranspozony albo sekwencje repetytywne. Może zatem natrafiliśmy na mechanizm neutralizacji obcego materiału genetycznego w komórkach linii płciowej (Ashe i Whitelaw, 2007)?

Kategorie:biologia, ewolucja, nauka Tags:
  1. inhet
    Październik 30, 2007 o 6:03 am

    Natrafiliśmy pewnie na archaiczny mechanizm dziedziczenia z czasów, nim pojawił się DNA.

  1. No trackbacks yet.

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s

%d bloggers like this: