Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

"Элементы": новости науки

Подписаться Бесплатная «Золотая» новостная рассылка Подписчиков 12.981 RSS
←   Январь 2007   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
10.01.2007
04:33:36
12:58:54
11
12
12.01.2007
03:54:29
17:19:47
13
14
15
16
17
17.01.2007
03:24:02
16:29:56
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
31.01.2007
08:24:59
14:13:22


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://elementy.ru
Открыта: 09-05-2006

Автор
Редакция сайта "Элементы"

Статистика

12.981 подписчиков
+9 за неделю
←   Все выпуски   →

В геноме трихомонады оказалось вдвое больше генов, чем у человека


«Хронология далекого прошлого»

Хронология далекого прошлого

18 тысяч лет назад...
330 миллионов лет назад...
Откуда берутся эти цифры? Насколько им можно доверять?

Статья доктора биологических наук Александра Маркова открывает на «Элементах» раздел Методология науки

В геноме трихомонады оказалось вдвое больше генов, чем у человека

18.01.2007

На этой фотографии жгутиконосец Trichomonas vaginalis изображен в процессе клеточного деления (он делится вдоль). Фото с сайта www.k-state.edu
На этой фотографии жгутиконосец Trichomonas vaginalis изображен в процессе клеточного деления (он делится вдоль). Фото с сайта www.k-state.edu

Прочтен геном трихомонады — возбудителя венерического заболевания трихомониаза. У крошечного паразитического жгутиконосца, как выяснилось, вдвое больше генов, чем у человека, хотя сам геном — в 20 раз меньше, что говорит об очень плотной упаковке генетической информации. В геноме трихомонады обнаружено более сотни генов бактериального происхождения, некоторые из которых облегчают паразиту прикрепление к клеткам хозяина.

Большая международная команда ученых из США, Великобритании, Дании, Канады, Бельгии, Италии, Чехии, Германии, Австралии и Тайваня сообщила в последнем номере журнала Science о прочтении генома трихомонады (Trichomonas vaginalis) — одноклеточного жгутиконосца, обитающего исключительно в мочеполовых путях человека и вызывающего венерическое заболевание трихомониаз (трихомоноз).

С биологической точки зрения трихомонада интересна прежде всего тем, что она является одним из самых примитивных представителей надцарства эукариот — организмов, обладающих клеточным ядром.

Геном трихомонады, оказывается, как минимум на 65% состоит из повторяющихся участков. Обилие повторов крайне затрудняет «сборку» прочтенных фрагментов генома в целые хромосомы (у трихомонады их шесть), и эта работа пока не закончена. Исследователи сообщают лишь о «черновом» (draft) прочтении. Однако и того, что сделано, оказалось вполне достаточно для ряда интересных выводов.

Размер генома трихомонады — около 160 млн пар оснований (у человека почти в 20 раз больше), а число генов, кодирующих белки, — около 60 000 (у человека примерно вдвое меньше). Геном трихомонады, таким образом, оказался очень «плотно упакованным». Интроны — некодирующие вставки, присутствующие в большинстве эукариотических генов, — обнаружены лишь в 65 генах трихомонады, что также говорит о сильном уплотнении информации.

Ученые обнаружили многочисленные признаки того, что трихомонада в ходе своей эволюции активно заимствовала гены у прокариот, в том числе у кишечных бактерий из группы Bacteroidetes. Всего найдено 165 генов, которые с большой вероятностью были приобретены таким образом. В основном это гены ферментов, участвующих в метаболизме углеводов и аминокислот, а также гены, кодирующие белки, при помощи которых паразит (бактерия или трихомонада) прикрепляется к клеткам хозяина.

Геном трихомонады изобилует разнообразными мобильными генетическими элементами (встроенными фрагментами вирусных геномов, транспозонами, ретротранспозонами). Анализ разнообразия и распределения мобильных и повторяющихся элементов трихомонады, а также сравнение с другими одноклеточными жгутиконосцами привел ученых к выводу, что геном трихомонады сравнительно недавно (в эволюционном масштабе времени) претерпел серьезные изменения. По-видимому, его размер недавно резко увеличился в результате дупликации (удвоения) некоторых крупных участков. В ходе приспособления к паразитическому образу жизни у трихомонады многократно «размножились» гены, необходимые для заглатывания отдельных белковых молекул и целых клеток — хозяйских или бактериальных. Все эти особенности, по-видимому, связаны с тем, что трихомонада лишь недавно начала паразитировать в мочеполовых путях человека, и процесс адаптации к новой среде обитания еще не з! акончен.

К числу неожиданных находок относятся гены, необходимые для мейоза — особого варианта клеточного деления, при котором число хромосом уменьшается вдвое и образуются половые клетки — гаметы. До сих пор считалось, что у трихомонады нет полового размножения (и, соответственно, мейоза), но теперь приходится признать, что половое размножение у нее все-таки есть, либо было в недавнем прошлом.

В отличие от подавляющего большинства других эукариот, трихомонада практически не нуждается в кислороде. У нее даже нет митохондрий — органелл, служащих для клеточного дыхания. Вместо них у нее имеются так называемые гидрогеносомы, внешне похожие на митохондрии и тоже обеспечивающие клетку энергией, но другим способом. В митохондриях конечные продукты (по сути дела, отходы) метаболизма цитоплазмы окисляются при помощи кислорода, при этом «оторванные» от органических молекул протоны и электроны в конечном счете соединяются с кислородом, и образуется вода. В гидрогеносомах эти протоны и электроны соединяются просто друг с другом, и образуется молекулярный водород (что, конечно, энергетически менее выгодно — в ходе этого процесса образуется меньше АТФ, чем при кислородном дыхании). В геноме трихомонады обнаружено 138 генов, кодирующих гидрогеносомные белки, причем большинство и! з этих белков сходны с белками митохондрий. Это подтверждает точку зрения, согласно которой митохондрии и гидрогеносомы имеют общее происхождение (напомним, что, согласно общепринятой точке зрения, митохондрии происходят от симбиотических альфапротеобактерий).

Трихомониазом заражается примерно 170 млн человек в год, поэтому прочтение генома паразита имеет большое практическое значение. Ученым удалось найти ряд новых потенциальных «мишеней для лекарств» — жизненно важных для трихомонады генов и белков, аналогов которых нет у человека и к которым фармакологи смогут подобрать вещества-ингибиторы. Сегодня трихомониаз лечат лекарствами на основе 5-нитроимидазола. Эти препараты в гидрогеносомах паразита превращаются в токсичные нитрорадикалы. Однако примерно в 2,5–5% случаев наблюдается устойчивость паразита к используемым лекарствам. Прочтение генома трихомонады позволило выявить биохимическую природу этой устойчивости и найти гены, воздействуя на которые, можно будет (предположительно) лишить паразита способности сопротивляться усилиям медиков.

Источник: Jane M. Carlton et al. Draft Genome Sequence of the Sexually Transmitted Pathogen Trichomonas vaginalis // Science. 2007. V. 315. P. 207–212.

См. также:
Число генов в геноме инфузории оказалось таким же, как у человека, «Элементы», 07.09.2006.

Александр Марков

Эта новость на «Элементах»
 

Предыдущие новости

17.01 Люди современного типа поселились на Дону более 40 000 лет назад

Археологи из России, США, Великобритании и Италии сумели доказать, что возраст древнейших поселений человека современного типа в Восточной Европе (комплекс стоянок Костенки на берегу Дона, современная Воронежская область) составляет 42–45 тысяч лет. Это означает, что Homo sapiens заселили Восточную Европу даже немного раньше, чем Центральную и Западную.

16.01 Наступает новая эра в теоретической ядерной физике

Физикам впервые удалось вывести нуклон-нуклонное взаимодействие «из первых принципов» — то есть (в данном случае) исходя из теории квантовой хромодинамики. Свыше полувека свойства ядерных сил были известны только экспериментально. Теперь же на смену эмпирическим законам ядерной физики приходят точные — правда, пока только численные — расчеты.

15.01 Древнейшие докембрийские эмбрионы оказались бактериями?

Считается, что микрошарики и кластеры шариков, широко представленные среди древнейших окаменелостей Доушаньтуо, — это яйца и ранние эмбрионы многоклеточных животных. Ведутся горячие споры: какому типу животных они могли принадлежать? И вот американские ученые предложили новую интерпретацию: возможно, это никакие не эмбрионы, а остатки гигантских серобактерий.

12.01 300 миллионов лет назад углекислого газа в атмосфере было гораздо больше, чем сейчас

Конец палеозойской эры (300-270 миллионов лет назад) отмечен переходом от долго длившегося и охватившего большую часть Земли оледенения к глобальному потеплению. За это время содержание СО2 в атмосфере, вначале примерно равное современному, возросло в 10 раз — причем безо всякого участия человека.

12.01 При недостатке растворенной органики морские бактерии подкармливаются солнечным светом

Способность к росту за счет энергии солнечного света (фототрофность) распространена в живой природе гораздо шире, чем считалось. Кроме зеленых растений и цианобактерий, а также известных ранее фототрофных бактерий питаться солнечным светом могут и многие другие микробы, обладающие особыми светочувствительными белками — протеородопсинами.

11.01 Перелетные птицы не так уж и боятся потепления

Немецкие биологи, сведя воедино данные о разнообразии птиц по всей Европе за прошедшие четверть века, обнаружили, что потепление не уменьшает видового богатства перелетных птиц. Эти выводы противоречат экспертным оценкам и прогнозам ООН, обнародованным несколькими месяцами раньше.

10.01 У микроба ферроплазмы почти все белки содержат железо

Железо входит в состав 86% белков микроба Ferroplasma acidiphilum, обитателя пиритовых месторождений. Удаление атомов железа из белковых молекул приводит к нарушению их структуры и потере функциональности. Возможно, у древнейших живых организмов все белки изначально держались на «железных заклепках», как у ферроплазмы.

09.01 Уточнено значение массы W-бозона

Эксперимент CDF на коллайдере Тэватрон сообщил о рекордном по точности измерении массы W-бозона — одного из ключевых ингредиентов теории электрослабого взаимодействия. Физики сейчас анализируют возможные последствия этого результата.

08.01 Открытие Менделя получило объяснение спустя 140 лет

Через 140 лет после опубликования классической работы Грегора Менделя, заложившей основы генетики, ученые выяснили, какой именно ген определяет желтую или зеленую окраску семян у гороха. Оказалось, что зеленый цвет обусловлен мутацией в гене sgr, кодирующем белок, участвующий в разрушении хлорофилла при созревании семян или старении листьев.
В избранное