Российские ученые нашли ошибку в главной догме молекулярной биологии

Российские биологи обнаружили, что триада «ДНК — РНК — белок», краеугольный камень современных представлений о работе клеток, взаимодействует не так, как считали ученые последние 50 лет.

Когда ученые обнаружили, что эукариотические гены могут подвергаться альтернативному сплайсингу, то предположили, что за счет этого процесса ген может кодировать огромное количество разнообразных белков. Отчасти это верно: в любом организме есть гены, которые кодируют множество разных белковых изоформ. Но ученые показали, что в целом это не так.

Основой современных представлений о том, как функционируют клетки, является так называемая главная догма молекулярной биологии. Она представляет собой набор принципов, сформулированных Фрэнсисом Криком, первооткрывателем ДНК, в 1970 году для описания того, в какую сторону может двигаться генетическая информация внутри живых организмов.

В соответствии с идеями Крика, передача информации в биологических системах носит универсальный и односторонний характер: ДНК всех живых организмов управляет формой белков и РНК, но не наоборот, и белки не могут менять структуру РНК и ДНК, а РНК может управлять формой белков, но не ДНК. Есть небольшие исключения, связанные с вирусами, но вирусы формально не являются живыми организмами, и поэтому догма для них не исполняется.

Впоследствии ученые обнаружили, что догма работает несколько сложнее для клеток человека и других многоклеточных существ — наши гены могут содержать в себе «инструкции» по синтезу не одной, а сразу нескольких белковых молекул. Когда ядро клетки считывает ДНК и формирует молекулу РНК, последняя может быть «отредактирована» клеткой несколькими способами, и из нее могут быть выброшены различные «ненужные» части. Это радикально поменяет то, как будет работать молекула белка, которую она кодирует.

Фесенко и его коллеги изучали, как происходит этот процесс, который ученые называют альтернативным сплайсингом, в клетках одного из самых примитивных и древних многоклеточных живых организмов — мхов Physcomitrella patens.

Как рассказывает ученый, изначально его команда пыталась понять, какие функции могут исполнять альтернативные версии белков, инструкции по сборке которых есть в генах мха. Для этого они подвергали его действию различных стрессовых факторов — недостатка воды, света и нутриентов.

Вскоре стало понятно, что альтернативный сплайсинг влиял на поведение клеток не так сильно, как в теории, а белковое содержимое клетки зависело от изменений в структуре РНК слабее, чем ожидали ученые. Соответственно, можно говорить о том, что цепочка «ДНК — РНК — белок» нарушилась: изменения в структуре двух первых ее звеньев почти не сказались на работе последнего.

Теперь молекулярным биологам предстоит понять, какую биологическую функцию исполняет альтернативный сплайсинг, какова роль взаимодействий между молекулами РНК в этом процессе и как все это влияет на появление новых белковых молекул в клетке, сообщают РИА Новости.