Биоинформатика: Виртуальный эксперимент в шаге от реальности. Часть 5 - BioinforMatix.ru - портал по биоинформатике, имейджингу и биософту

Биоинформатика: Виртуальный эксперимент в шаге от реальности. Часть 5

Печать E-mail
Автор Г. АФАНАСЬЕВА   
30.10.2008 г.
ЭВОЛЮЦИЯ ЧЕРЕЗ ПРИЗМУ БИОИНФОРМАТИКИ

Сравнение геномов различных организмов дает возможность прослеживать эволюцию живых организмов. В секции компьютерной эволюционной биологии М. С. Гельфанд представил доклад, посвященный эволюции регуляторных систем бактерий. Анализ сотен бактериальных геномов позволил описать поведение регуляторных систем в ходе эволюции на самых разных уровнях: эволюцию отдельных регуляторных сигналов, изменения в структуре белков-регуляторов, поведение наборов регулируемых генов и, наконец, полную перестройку регуляторных систем. Возможно, самая древняя регуляторная система - так называемые РНК-переключатели, о которых рассказал доктор биологических наук Андрей Александрович Миронов. РНК-переключатель представляет собой молекулу РНК, которая способна не только переносить информацию, но и управлять активностью гена самостоятельно, без помощи белков. Регулирующие свойства РНК-переключателей были вначале предсказаны методами биоинформатики,   а  затем обнаружены экспериментально. В пользу предположения о древности системы РНК-переключателей говорят два факта: присутствие регуляторных сигналов такого типа практически во всех группах организмов от бактерий и архебактерий до растений и грибов и то, что регуляция осуществляется непосредственно при связывании регуляторной структуры РНК с малыми молекулами (витаминами и аминокислотами) без участия какого-либо посредника. Тем самым такие регуляторные системы могли существовать в "РНК-мире" еще до появления белков.

С практической точки зрения интересно исследование, проведенное в группе Гельфанда  А . Е. Казаковым, О. В. Калининой и Е.  А . Перминой. Они исследовали устойчивость бактерий к тяжелым металлам. Во многих случаях эта устойчивость обеспечивается белками-транспортерами, выбрасывающими токсичные катионы металла из клетки. Однако различных транспортеров много, они весьма разнообразны, и предсказать специфичность белка-транспортера к тому или иному металлу удается далеко не всегда. Исследователи пошли другим путем: они изучили, как регулируется работа генов, кодирующих белки-транспортеры. Оказалось, что в ней участвует определенное семейство белков-репрессоров, узнающих о присутствии катионов металлов при помощи специального функционального участка, в который входят не менее трех остатков аминокислоты цистеина. Связавшись с катионом, белок-репрессор освобождает сигнальный участок ДНК и тем самым запускает работу гена, кодирующего белок-транспортер. Авторы показали, что по последовательности сигнального участка в ДНК можно предсказать, к какой группе относится соответствующий белок-репрессор,  а  эти белки высокоспецифичны к катионам металлов. Полученные результаты могут быть использованы для создания надежных индикаторов на загрязнение.  А  по схеме, построенной учеными, можно предсказать, к каким металлам будет нечувствительна та или иная бактерия, что особенно важно при создании штаммов, применяемых для биологической очистки промышленных стоков.
 
Читайте также:
Последнее обновление ( 04.03.2009 г. )
 
« Пред.   След. »