Language
Country/Area
No result found
Эволюционный путь слияния генов: что это значит для разнообразия жизни?
В генетике понятие гена слияния относится к гибридному гену, образованному двумя независимыми генами, что может произойти в результате хромосомной транслокации или других генетических мутаций. По мере углубления изучения генов слияния мы постепенно осознаем важность этих генов в формировании и диагностике опухолей, особенно с учетом того, что они распространены при многих опухолевых заболеваниях человека.
Гены слияния являются отличительными признаками рака и обеспечивают важную основу для диагностики и прогнозирования.
История генов слияния
Ученые впервые описали наличие генов слияния в раковых клетках в 1980-х годах. Открытие было сделано в 1960 году, когда Питер Ноуэлл и Дэвид Хангерфорд обнаружили небольшую аномальную хромосому у пациентов с хроническим миелоидным лейкозом в Филадельфии. Позднее это открытие было названо «Филадельфийской хромосомой». В 1973 году Джанет Роули подтвердила, что эта хромосомная аномалия вызвана транслокацией хромосом 9 и 22.
Примерно в 1985 году ученые идентифицировали ген слияния BCR::ABL1, соответствующий филадельфийской хромосоме, который может вызывать хронический миелоидный лейкоз.
Онкогены и образование опухолей
Более 30 лет исследований подтвердили, что гены слияния играют важную роль в образовании опухолей. Эти гены часто производят аномальные белки, которые более активны, чем не слитые гены, и способствуют образованию опухолей. К таким онкогенам относятся BCR-ABL, TEL-AML1, AML1-ETO и др. Ген TMPRSS2-ERG часто встречается при раке предстательной железы, а его продукт слияния регулирует развитие рака путем ингибирования экспрессии рецепторов андрогенов.
Наличие генов слияния может позволить генным продуктам иметь новые функции или вызывать опухолевые изменения посредством сильных промоторов.
Диагностические приложения
В диагностике рака широко используются некоторые хромосомные аномалии и возникающие в результате этого гены слияния. Обычно используемые методы включают анализ хромосомных полос, FISH и полимеразную цепную реакцию с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР). Однако эти подходы по-прежнему неэффективны, когда речь идет о сложности геномов раковых клеток. В последние годы развитие высокопроизводительного секвенирования и индивидуальных ДНК-микрочипов сделало возможными более эффективные методы обнаружения.
Эволюционное значение слияния генов
Слияние генов играет ключевую роль в эволюции структуры генов, особенно когда это происходит в кодирующих последовательностях. Дупликация, разнообразие последовательностей и рекомбинация являются основными движущими силами генетической эволюции. Слияние генов может привести к новой регуляции экспрессии генов в некодирующих последовательностях, тогда как в кодирующих последовательностях оно может образовывать новые функциональные гены и увеличивать появление полипептидных модулей в многодоменных белках.
Методы крупномасштабного обнаружения событий слияния генов дают ценную информацию о многомодульной архитектуре белков.
Биосинтез пуринов в окружающей среде
В живых организмах аденин и гуанин являются одними из четырех генов генетического кода, кодирующих информацию. Пути биосинтеза пурина у разных видов похожи, но не идентичны. Бактериальный путь биосинтеза пурина часто включает слияние генов, так что несколько ферментов кодируются одним геном. Эукариоты не только демонстрируют общие слияния генов, наблюдаемые у бактерий, но и могут использовать новые слияния для усиления метаболического потока.
Приложения для исследований
Биологи также намеренно создают гены слияния для удобства изучения. Слияние репортерных генов с регуляторными элементами интересующего гена можно использовать для изучения экспрессии генов, количественной оценки уровней активности регулируемых генов, идентификации регуляторных участков и даже контроля экспрессии желаемых генов в определенных клетках. Например, можно создать ген слияния с зеленым флуоресцентным белком, чтобы наблюдать распределение целевого белка в клетках.
Открытие генов слияния — это не только биологическое достижение, но и то, как они формируют разнообразие и сложность жизни, по-прежнему остается вопросом, заслуживающим изучения.
