Биологи изменили классические представления о наследственности

Исследователи из американской лаборатории Колд-Спринг-Харбор обнаружили, что ДНК не является единственным носителем наследственной информации. Стерильность или фертильность (способность приносить потомство) плодовых мушек определяется не только информацией, записанной в ДНК, но и наличием или отсутствием короткой молекулы РНК в материнской яйцеклетке. Результаты работы группы Грегора Ханнона опубликованы в журнале Science.

Найденная биологами молекула блокирует работу транспозонов - мобильных генетических элементов, способных самостоятельно перемещаться по геному, встраиваясь в различные участки. Такие передвижения приводят зачастую к мутациям, и, как следствие, к нарушению нормального функционирования клеток. Половые клетки, затронутые такими мутациями, не могут нормально созревать, и организм остается стерильным. Обнаружившая транспозоны на рубеже 1950-х годов биолог Барбара МакКлинток получила позже Нобелевскую премию, но многие механизмы, регулирующие их активность, до сих пор оставались загадкой.

Короткие фрагменты РНК, которые избирательно синтезируются только в клетках половых органов, были открыты существенно позже, в 2000-х годах. Было показано, что они способны подавлять активность транспозонов, а авторы статьи в Science сделали следующий шаг, обнаружив передачу РНК по материнской линии потомству. Потомство дрозофил (о других видах исследователи говорят пока осторожно, хотя найденный ими механизм достаточно универсален) получает в комплекте с ДНК молекулярный переключатель, который подавляет активность определенных генетических элементов.

Надо отметить, что подобное расширение наследственной информации за пределы ДНК происходит не впервые. Химическая модификация молекулы ДНК (например, ее метилирование) или входящих в состав хромосом белков, гистонов, может приводить к выключению генов. Одинаковые по своей нуклеотидной последовательности молекулы ДНК могут давать разные комбинации признаков за счет сочетания "включенных" и "выключенных" генов и такой механизм наследования также можно назвать расширением классических представлений о передаче генетического материала.

Грегор Ханнон, комментируя результаты работы, сравнивает открытие с работой иммунной системы. Мать передает потомству набор антител - молекул белка, которые избирательно связываются с различными чужеродными веществами и помогают их нейтрализовать иммунной системе. Передача молекулы РНК, которая связывается с нежелательным элементом в собственном геноме и выключает его, является достаточно удачной аналогией и теперь перед учеными стоит задача понять, где еще может срабатывать подобный механизм.