Работу генов впервые сняли в реальном времени

Геном называют участок ДНК, имеющий определенную структуру, который кодирует белок или РНК. При активации гена с него считывается особая молекула мРНК, на которой, как на матрице, синтезируется белок. До сих пор ученым не удавалось пронаблюдать этот процесс в режиме реального времени. Система, разработанная авторами новой работы, позволяет видеть, когда с исследуемого гена начинает синтезироваться мРНК при помощи зеленого флуоресцентного белка (green fluorescent protein — GFP — за его выделение и изучение в 2008 году была вручена Нобелевская премия по химии). Флуоресценция GFP начинается в тот момент, когда ген начинает «работать».

При помощи своей системы исследователи изучали, как происходит активация гена, кодирующего белок D1, который необходим для контроля клеточного цикла. Ученые работали с «обычными» и с генетически модифицированными клетками бактерий и одноклеточных организмов, имеющих ядро (эукариот). Модификации изменяли место, на которое садится фермент, синтезирующий мРНК, — это место называют промотор. Промотор — это не просто точка посадки фермента, он также регулирует динамику синтеза мРНК. В части клеток ученые заменили промотор на вирусный (то есть на промотор, в норме присутствующий в вирусных частицах), а в части — на человеческий.

Оказалось, что гены, находящиеся под контролем человеческого промотора, активируются «вспышками», длящимися относительно короткое время. С тех генов, работу которых контролировал вирусный промотор, мРНК считывались постоянно в течение длительного времени. Здесь можно увидеть четыре коротких видео, на которых ученые сняли результаты своих опытов с разными типами клеток.

Авторы новой методики полагают, что она поможет ученым на новом уровне изучать работу промотора. Несмотря на то что это один из ключевых элементов для понимания функционирования клетки, исследователи не знают еще многих его особенностей. Например, в 2009 году группа специалистов показала, что мРНК могут считываться в обоих направления от промотора — до сих пор считалось, что этот процесс является строго однонаправленным.