Генетики обнаружили необычную "пятую букву" ДНК в геноме мышей

Классический набор из четырех "букв"-нуклеотидов, составляющих основу генетического кода, может быть расширен до пяти благодаря открытию особой "буквы"-регулятора активности генов в ДНК мышей, заявляют генетики в статье, опубликованной в журнале Nature Chemical Biology.

"Изначально мы думали, что эти "буквы" являются одной из короткоживущих промежуточных версий цитидина. Нам удалось показать, что они сохраняют стабильность внутри живых клеток, и, скорее всего, управляют активностью генов и другими событиями в жизни клетки", — рассказывает Шанкар Баласубраманиян из Кембриджского университета (Великобритания).

Как объясняет ученый, эта "буква", которую генетики называют 5-формилцитозином (5fC), была известна биологам достаточно давно, однако никто не подозревал, что данная молекула может быть самостоятельной частью генетического "алфавита".

До открытия британских генетиков ученые полагали, что молекулы 5fC являются одной из форм цитозина – одной из четырех "букв" ДНК. Цитозин временно превращается в 5-формилцитозин, как считали генетики, во время нанесения так называемых эпигенетических "меток" – особой формы клеточной памяти, которая управляет активностью генов негенетическим путем.

Баласубраманиян и его коллеги решили выяснить, как происходит нанесение таких меток, в каких тканях организма они присутствуют, и как долго они могут оставаться в таком виде, если процесс "перезаписи" эпигенетической памяти остановить. Для этого генетики подсчитали все необычные версии цитозина в ДНК разных клеток мышей и проследили за их эволюцией.

Результаты этих наблюдений оказались довольно неожиданными. Выяснилось, что молекулы 5fC присутствуют во всех тканях организма, хотя и в очень малых количествах – одна подобная "буква" на миллион обычных нуклеотидов, и при этом сохраняют химическую стабильность на протяжении всей жизни клетки, не меняясь и не обновляясь.

Данный факт, как считают британские генетики, позволяет говорить о том, что 5fC не является обычной эпигенетической меткой, а совершенно иной вещью – особой "пятой буквой" ДНК, которая управляет считываемостью и активностью всего гена в целом.

"Обычная нить ДНК взаимодействует с определенным набором белков, и появление молекул 5fC может заметно менять характер этих реакций, напрямую или косвенным путем, меняя форму двойной спирали. Другая форма и степень "закрученности" нити означает, что ДНК будет взаимодействовать с другим набором белков и вспомогательных молекул, что может поменять то, как работает и насколько активен тот или иной ген", — заявил Мартин Бахман, коллега Баласубраманияна.

Генетики не сомневаются в том, что "пятая буква" ДНК играет и другие роли в работе клеток, помимо управления активностью генов. Они планируют раскрыть их в ходе следующих экспериментов.