Гены контролируют множество аспектов нашей индивидуальности – от цвета волос до предрасположенности к определенным заболеваниям. Но как же регулируются сами гены, и, следовательно, кодируемые ими белки?

Ученые открыли новую группу молекул, контролирующих некоторые из фундаментальных процессов, лежащих в основе памяти. Эти молекулы могут стать ключом в разработке новых методов лечения нейродегенеративных заболеваний.

Двухцепочечная спираль ДНК, открытая Уотсоном и Криком, содержит всю необходимую для построения жизни информацию. Каждая цепочка ДНК состоит из звеньев – азотистых оснований, или нуклеотидов. Азотистых оснований всего четыре, и вся информация, содержащаяся в участках ДНК – генах – заключена в последовательности этих оснований. Чтобы эта информация могла использоваться, последовательность оснований ДНК должна быть скопирована на другую молекулу – РНК. Не все РНК используются в качестве матрицы для синтеза белков. Среди РНК есть и другие – регуляторные (так называемые микроРНК), – контролирующие уровень экспрессии генов. Взятые вместе РНК регулируют все биологические функции.

Ученые из Бристольского университета (University of Bristol), Великобритания, открыли новую группу РНК, названную ими зеркальными микроРНК (mirror-microRNAs). Статья об исследовании опубликована в журнале The Journal of Biological Chemistry.

Некодирующие микроРНК регулируют уровни и функции многих белков-мишеней, ответственных за управление клеточными процессами, в том числе и в головном мозге. Исследование английских ученых показало, что на одной и той же последовательности ДНК могут быть синтезированы две молекулы микроРНК с различными функциями – одна на основе верхней, а другая нижней, комплементарной, «зеркальной» цепочки.В частности, ученые установили, что один фрагмент ДНК человека дает начало двум генам микроРНК, экспрессирующимся в клетках головного мозга и имеющим различные и ранее неизвестные функции. Одна из этих микроРНК принимает участие в регуляции функции памяти, а другая контролирует процессы, ответственные за перемещение по нервной клетке белковых грузов.

«Эти результаты важны, поскольку показывают, что очень небольшие изменения в генах микроРНК оказывают огромное воздействие на функции мозга и могут влиять на функцию памяти или степень вероятности развития нейродегенеративных заболеваний. Кроме того, они говорят о том, что будет найдено еще много человеческих зеркальных микроРНК и что они в конечном итоге могут быть использованы для лечения нейродегенеративных заболеваний человека, таких как деменция» – говорит профессор молекулярной неврологии Джеймс Ани (James Uney). МикроРНК можно рассматривать как новый регуляторный пласт генома, основывающийся на взаимодействии различных молекул РНК. Связываясь с матричными РНК (мРНК), они регулируют уровни экспрессии белков. Благодаря своим небольшим размерам они способны взаимодействовать со многими различными РНК. МикроРНК уже найдены по всей двойной спирали лежащими между генами или в областях кода отдельных генов, которые когда-то считались «мусорной ДНК». Теперь за этими областями генома признается важная и сложная роль. И, наконец, микроРНК могут синтезироваться как вместе с продуктами тех генов, в пределах которых они находятся, так и совершенно независимо от них.«Мы установили, что продуцировать микроРНК может каждая из цепочек двойной спирали. Эти две микроРНК являются почти идеальными зеркальными отражениями друг друга, но из-за небольших различий в последовательностях они регулируют разные группы кодирующих белки РНК, которые, в свою очередь, влияют на различные биологические функции. Такие зеркальные микроРНК, скорее всего, представляют собой новую группу микроРНК со сложными ролями в координации экспрессии генов, удваивающую возможности регуляции», – добавляют ведущие авторы статьи Хелен Скотт (Helen Scott) и Джоанна Ховарт (Joanna Howarth).