Пойман «блуждающий ген»

О существовании так называемых «скачущих», или «блуждающих» генов - транспозонов - ученые начали подозревать около 50 лет назад. Но вот только недавно удалось застать «блуждающий ген», если можно так сказать, «на месте преступления». Группа американских генетиков открыла и описала трехмерную структуру фермента в бактерии, который отвечает за перенос скачущего гена из одного положения в цепи ДНК в другое.

О существовании так называемых «скачущих», или «блуждающих» генов - транспозонов - ученые начали подозревать около 50 лет назад. Но вот только недавно удалось застать «блуждающий ген», если можно так сказать, «на месте преступления». Группа американских генетиков открыла и описала трехмерную структуру фермента в бактерии, который отвечает за перенос скачущего гена из одного положения в цепи ДНК в другое.

Транспозоны являются одним из важнейших механизмов эволюции, обеспечивая необходимый уровень мутационной изменчивости, на которой базируется естественный отбор. По оценкам генетиков, около 30% человеческого генома представлено транспозонами. Транспозоны могут вносить и другие изменения в геном, обеспечивая передачу по наследству, например, сопротивляемость к антибиотикам или другие полезные (или не очень) качества.

Детальное понимание работы транспозонов и ферментов, их обслуживающих, должно помочь ученым в разработке «генетического лекарства» от СПИДа, так как этот вирус использует схожие механизмы для встраивания своего генетического кода в человеческую ДНК. Транспозазы (ферменты, работающие с блуждающими генами) и интегразы (вирусные ферменты) оказались весьма близки по строению. Теперь биохимики изучают пять различных транспозаз и интеграз, чтобы детально изучить механизм их действия и найти средства, могущие препятствующие проникновению генного материала вируса в клетку.

О транспозонах заговорили в 1951 году, когда генетик Барбара МакКлинток предположила их существование для объяснения некоторых генетических механизмов, наблюдавшихся ею в зерне. Генетики не оценили ее теорию, и Нобелевскую премию Барбара получила только в 1983 году. Тем не менее, за прошедшие полвека генетики добились серьезных успехов в понимании механизмов работы блуждающих генов.

Однако предшествующие исследования ферментов, обслуживающих транспозоны, были сконцентрированы на изучении той части фермента, которая отвечает за «вырезание» фрагмента из спирали ДНК. И только сейчас, после рентгенографического изучения комплекса ДНК-фермент и построения трехмерной модели его молекулы, ученые могут достаточно ясно понять механизмы его работы на молекулярном уровне.

Готовясь к переносу, одна молекула фермента связывается со специфической областью на одном конце транспозона, а вторая «заходит сзади» - проделывает то же самое с противоположной стороны. Молекула фермента неспособна разорвать молекулу ДНК в месте своего крепления. Поэтому, когда полученный комплекс «закольцовывается» и две молекулы транспозазы соединяются, они производят «надрез» в месте крепления другой молекулы. Затем получившийся комплекс фермента и транспозона переходит в свободное плавание до тех пор, пока не найдет себе новое место в структуре ДНК.