Давайте поговорим немного о генетике, Часть I
Аннотация: мне очень нравится генетика, а именно тот её раздел, который связан с молекулярной её частью. Я материалист и геноцентрист, поэтому я считаю, что гены и их изучение могут помочь нам понять смысл нашей с вами жизни. Я не смогу вас переубедить, если вы верите в сверхъестественное или лженаучное. У меня это не получится сделать чисто физически. Но мне кажется, что я просто обязан поделится с вами частичкой тех знаний, которые преподают у нас в ВУЗе на парах по биотехнологии.
Все грамматические ошибки в тексте являются авторскими и критике не подлежат.
Собсно, я пожалуй начну с догм молекулярной биологии, которые уже даааавно как не догмы, а место для широчайших дискуссионных батлов среди учёных. Просто вкратце напомню, что это вообще такое:
Из ДНК получается РНК, из РНК получается белок. Стрелочки означают что откуда берётся. По крайней мере, нам так говорили в школе. Отчасти это правда, ведь именно так и работают 2% человеческого генома. Но в действительности всё гораздо сложнее. Общая картинка, которая есть сейчас, выглядит примерно следующим образом:
Мда... ДНК может делать саму себя с помощью транспозонов (если их конечно ещё не прикрыла иммунная система). Из ДНК может получатся РНК, которая может синтезировать ДНК. Или саму себя. Или белок. И даже сама ДНК без помощи РНК может сделать белок путём обратной транскрипции. Пипец как сложно :(
Немного истории. РНК на самом деле более-менее самостоятельная единица. Она существовала и до появления ДНК, ведь её получить гораздо проще и быстрее. Другое дело, хранит она информацию значительно хуже. Поэтому выживали те организмы, которые научились юзать мутировавшую РНК -> ДНК. Это связанно с многими факторами, описать которые у меня не получится в рамках поста, ибо статья общеобразовательная. П.Л.А.К.
Главное, что бы вы поняли одну простую вещь: не только ДНК в нашем организме умеет хранить и передавать наследственную информацию. Собсно это и есть один из современных взглядов на генетику. Добавить ещё пару тройку других областей, которые в общей сложности изучают все молекулярные механизмы, влияющие на работу ДНК, и мы получим такой раздел генетики, как эпигенетику. Но о ней я расскажу в других постах.
2% ДНК кодируют белки, которые используются нашим организмом для поддержания своего существования. Чтобы получить на выходе чистый белок, должно произойти несколько прикольных превращений:
Святые ёжики! Какая страшная хрень! Давайте разбираться.
Я попозже опишу молекулярные механизмы и процессы, которые задействованы в экспрессии ДНК (экспрессия это крафт из ДНК белка. И да, я нарочно избегаю термина ген, ибо это ну нереально страшная штука. О ней ниже). Сейчас мне главное дать общую картину транскрипции ДНК.
Начну с самой няшной части транскрипции: мяРНК (малые ядерный РНК). Они транскрибируются из ДНК, вываливаются в цитоплазму, где няшно дозревают. После чего они возвращаются в ядро где следят за другими работягами и всеми любимыми теломерами. Они явно твой бро.
Из ДНК также получаются (РНК) пре-РНКашки, из которых потом выходят обычные РНК. Процесс их превращения довольно интересен и у меня самого по нему до сих пор есть ряд вопросов., я попытаюсь чуть ниже рассказать вам, что это вообще за сыр и с кем его натирают. Главное запомните, что РНК это кастрат-версия пре-РНК.
Когда кастрация РНК заканчивается, они выходят из ядра и там уже окончательно дозревают до чего-то полезного молекулярному социуму.
Ген
Помните те самые задачки по генетике, которые вы решали в восьмом классе? Там было ещё было много ора, который скрещивался. Например:
АА х аА х Аааааааааа!
Давайте разбираться, как же это выглядит в реальности.
Большую часть своей жизни ДНК находится в состоянии огромного количества нитей, которые более-менее чётко собираются только в профазе во время Этих дней в клетке.
Клетки делятся на два типа: обычные и половые. Оры и крики, которые мы с вами записывали на уроках биологии, проходят во время одного важного процесса, когда две половые клетки ваших отцов и матерей сливаются в зиготу. Во время этого процесса происходит случайный (на самом деле не очень) обмен генами.
Что же такое ген?
Я попробую дать наиболее точное определение гена, чтобы просто похвастаться своими знаниями. Ген это цис-действующая модульная нуклеотидная последовательность ДНК, аннотированная структурная единица генома, ограниченная некодирующими участками ДНК и способная к экспрессии. Заковыристо, сложно и непонятно. Есть и другие определения гена, ведь генетику изучают не только биологи, но и физики, биоинформатики и всякие странные сторонние личности. У каждой стороны своё определение, которым они пользуются для удобства. На сегодняшний момент в научной среде популярно определение биоинформатиков. Но оно на столько далёко от материальной его составляющей, что я пожалуй опущу его и разберу то, что написал выше.
Тело гена состоит из кучи кусочков. Первый кусочек, отмеченный синим, называется промотор. С него начинается процесс копирования гена. РНК-полимераза (белок, который делает РНК) подходит к комплексу инициации транскрипции (хрени из кучи белков, которые кое-как нашли начало нужного гена, закрепились там и раздвинули цепочку ДНК как братик раздвигает ноги своей сестрёнки). РНК-полимераза проходит вдоль цепочки ДНК от промотора к терминатору, собирая пре-ИРНК, о которой я говорил выше. Когда собиратель доходит до терминатора, срабатывает режим "I will be back" и РНК-полимераза разрушается, высвобождая готовую пре-ИРНК.
Обговорю пару моментов, чтобы не осталось вопросов. Меня всегда мучил вопрос, что это за " 5' " и " 3' ", которые всё время пишут.
Цифра 3 или 5 показывает направление, в какую сторону будет идти превращение ДНК в ИРНК. Она зависит от того, к какой части молекулы дезоксирибозы (того эмоционального пятиугольничка) крепится молекула фосфата. РНК НЕ МОЖЕТ синтезироваться, если процесс пойдёт в обратном направлении. Собственно именно поэтому ген и является "цис-действующим".
Тело гена, расположенное между промотором и терминатором, заполненно ненужными отрезками, которые называются интроны. Почему они так называются? Всё дело в том, что когда образуется пре-ИРНК, к ней тут же подтягиваются сплайсосомы, задача которых провести обрезание. Они вырезают интроны и скеливают концы экзонов, образуя более-менее чистый духовный православный оттечественный ИРНК. Интроны, после этого, выпадают в осадок, оставаясь внутри ядра. А экзоны выходят наружу. Этот процесс, редактирующий "модули гена", называется "процессинг". Ути-пути.
В зависимости от того, какие интроны будут вырезаны и какие экзоны останутся, зависит тип РНК. Грубо говоря, на выходе, из одного гена может получится сразу несколько разных молекул РНК.
Дальше я не написал, потому что я устал.
Если хотите увидеть продолжение, в котором я расскажу про детали трансляции, описание удвоения ДНК, ГМО, мобильные генетические элементы, психогенетику и прочие прикольные генетические ништяки, ставьте 3' стрелочки у поста. Спасибо за внимание!