Как импринтинг возник в эволюции - Регуляция активности генов, обусловленная химической модификацией (метилированием) ДНК
Как уже упоминалось, метилирование цитозина в ДНК является потенциально опасным, поскольку спонтанное дезаминирование метилцитозина ведет к нуклеотидным заменам и мутациям. Такова природа значительной части мутаций в гене, кодирующем белок p53 [7], присутствие которого предотвращает процесс злокачественного перерождения. Тем не менее у млекопитающих сохраняется система метилирования несмотря на потенциальный груз мутаций, обусловленный присутствием сочетаний GpC, способных метилироваться. Предполагается, что в процессе эволюции метилирование возникло уже у одноклеточных как средство защиты от проникающих в клетку ДНК, например вирусных. Метилирование могло бы инактивировать гены инфекционных агентов, проникающих в клетку. Метилирование могло бы также препятствовать размножению так называемых подвижных элементов генома, которые часто рассматриваются как геномные паразиты, цель которых состоит лишь в распространении по геному собственной ДНК [3].
Существует гипотеза, которая объясняет возникновение импринтинга в процессе естественного отбора, исходя из представлений так называемого "конфликта интересов", иногда возникающего между отдельными генами. Примером могут служить гены одного из факторов роста и его ингибитора у мышей и человека. Подвергающийся импринтингу ген фактора роста стимулирует рост органов, в особенности плаценты. Плацента ответственна за питание эмбриона: чем она больше, тем больше материнских питательных ресурсов может получить эмбрион. Ген фактора роста активен, если наследуется от отца, и гиперметилирован (неактивен), если приходит от матери. Напротив, ген, ингибирующий фактор роста, активен лишь в том случае, если наследуется от матери. Эмбриону выгодно для собственного успешного развития получить побольше питательных ресурсов от матери с большой, хорошо выросшей плацентой. Однако, пренебрегая интересами данного эмбриона, но исходя из интересов всей популяции (сообщества индивидуумов данного вида), можно предполагать, что для выживания и эволюции вида было бы полезно иметь потомство, родившееся от данной матери и нескольких разных отцов. В таком случае набор различных аллелей генов в последующих поколениях популяции будет более разнообразным, что может способствовать выживанию отдельных особей в меняющихся условиях окружающей среды. Большая плацента и большое число потомков от одного отца способствовали бы преждевременному истощению организма матери. В результате способность иметь заметное число потомков от других отцов была бы утрачена. Поэтому активность материнского гена, кодирующего ингибитор фактора роста, является противодействием тенденции развития большой плаценты. Этот ген, пришедший от отца, неактивен. Предполагается, что подобный баланс интересов эмбриона (большая плацента) и популяции (потомство от разных отцов) поддерживается механизмом геномного импринтинга.
Отметим, что система метилирования генов и геномный импринтинг возникли у позвоночных. У беспозвоночных метилирование цитозина, как правило, отсутствует. По крайней мере метилирование отсутствует у дрозофилы (насекомые) и нематоды (черви) - модельных объектов в современных исследованиях молекулярных механизмов развития многоклеточных. Регуляция активности генов, основанная на механизме метилирования, возникает в геноме млекопитающих, имеющих достаточно большое количество генов (около 50-70 тыс.) по сравнению с беспозвоночными (10-25 тыс.). Можно предполагать, что с увеличением в 5-10 раз числа потенциально работающих генов возникает необходимость использовать принципиально новые способы регуляции, основанные на метилировании ДНК.
Похожие статьи
-
Введение - Регуляция активности генов, обусловленная химической модификацией (метилированием) ДНК
Регуляция активности генов, обусловленная химической модификацией (метилированием) ДНК (ГВОЗДЕВ В. А., 1999), БИОЛОГИЯ Рассмотрена роль метилирования ДНК...
-
Случаи возникновения опухолевого роста могут быть вызваны мутациями, в том числе теми, которые возникают при спонтанном дезаминировании 5-метилцитозина....
-
Заключение - Регуляция активности генов, обусловленная химической модификацией (метилированием) ДНК
Последние годы ознаменовались заметными успехами молекулярно-биологических исследований механизмов эпигенеза - наследуемых в клеточных поколениях, но...
-
ДНК-метилтрансфераза поддерживает неизменным рисунок распределения 5-метилцитозина по ДНК в процессе циклов репликации. Однако рисунок метилирования...
-
Итак, отдельным генам свойствен определенный рисунок распределения метилированных остатков цитозина, которые располагаются в основном в промоторной...
-
Потенциально метилируемые остатки C в соседстве с G (CрG), встречающиеся по длине гена, обычно метилированы. В геномах млекопитающих последовательности...
-
Литература - Регуляция активности генов, обусловленная химической модификацией (метилированием) ДНК
1. Корочкин Л. И. Как гены контролируют развитие клеток // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. № 1. С. 17-22. 2. Жимулев И. Ф. Действие генов в...
-
Метилирование ДНК играет существенную роль в интересном явлении, заключающемся в инактивации одной из двух половых X-хромосом в женских клетках у...
-
РОФ - функционально разнородная группа белков, способных быстро изменять свою концентрацию при различных нарушениях гомеостаза независимо от природы и...
-
Химическая эволюция - Зарождение жизни в горячей воде
Химическая эволюция или пребиотическая эволюция - этап, предшествовавший появлению жизни, в ходе которого органические, пребиотические вещества возникли...
-
Введение - Современная теория эволюции
Эволюция происходит в течение периода времени, превышающего срок жизни одного поколения, и заключается в изменении наследуемых черт организма. Первым...
-
Эволюция химического состава атмосферы планеты Земля - Химия атмосферы
Образование Земли было связано с аккумуляцией вещества солнечного газа. Относительно способа аккумуляции единого мнения не существует. Принято считать,...
-
Регуляция транскрипции в клетках осуществляется на уровне индивидуальных генов, их блоков и даже целых хромосом. Возможность управления многими генами,...
-
Яйцекладущие. Яйцекладущие млекопитающие относятся к инфраклассу клоачных и являются их единственными представителями. Клоачные в свою очередь относятся...
-
Импринтинг как научение - Классические условные рефлексы
Лоренц (Lorenz, 1935 Lorenz, 1935, Der Kumpan in der Umwelt des Vogels.) считал, что импринтинг принципиально отличается от форм научения; однако в...
-
Глобальное моделирование - научное направление, сформированное в результате построения глобальных моделей, и исследование их с помощью различных...
-
Реализация функциональной активности фагоцитирующих клеток находится, в том числе, под контролем различных отделов нервной системы и регуляторных...
-
Гипотезы химической эволюции - Зарождение жизни в горячей воде
Появление в Космосе или на Земле условий для автокаталитического синтеза больших объемов и значительного разнообразия углеродсодержащих молекул, то есть...
-
Закон дивергенции - Механизмы эволюции
Наиболее часто в ходе эволюции мы наблюдаем дивергенцию или расхождение признаков у видов, происходящих от общего предка. Дивергенция начинается на...
-
Культурная эволюция - Виды эволюции человека
Культурная эволюция - это такое в своем роде изменение поведения и способностях человека. Чтоб представить специфику совершенствования человечества,...
-
На примитивной Земле протекали различные химические процессы, но особую роль играли те из них, в основе которых лежит фосфор. В конечном счете именно с...
-
ЦИК + СЗ, С5 или AT локализуются на БМК клубочков Клеточная реакция: пролиферация мезангиоцитов, обладающих макрофагальными свойствами Образование...
-
Основные законы эволюции, Основные факторы эволюции - Современная теория эволюции
Многочисленные исследования, проведенные в рамках вышеупомянутых наук, позволили сформулировать следующие основные законы эволюции. 1. Скорость эволюции...
-
Специфика эндокринной регуляции растущего организма - Возрастная биохимия
Уровень здоровья человека обеспечивается деятельностью нервной, гормональной и иммунной систем, которые находятся в тесной взаимосвязи. Онтогенез...
-
Элементарные факторы эволюции, Мутационный процесс - Популяция как элементарная единица эволюции
Можно выделить три основных элементарных фактора эволюции: Мутационный процесс, популяционные волны, изоляция. Мутационный процесс Мутация - это...
-
Принципы биологической эволюции - Виды эволюции человека
Интенсивное проникновение эволюционной пирамиды в биологии начато в конце XVIII веке и благодаря этим работам известного французского биолога Ламарка....
-
Молекулярные механизмы регуляции клеточной смерти - Биологические механизмы жизненного цикла клетки
Апоптоз - многоэтапный процесс. Первый этап - прием сигнала, предвестника гибели в виде информации, поступающей к клетке извне или возникающей в недрах...
-
Аутоиммунные процессы, Ожирение и питание - Изменение при сахарном диабете
На возможность значения аутоиммунного процесса (Nerup J. et all, 1978) в развитии диабета указывают ряд данных: 1) присутствие в островках поджелудочной...
-
Различные теории воспаления - Теории воспаления
В первой половине XX столетия учение о воспалении стало развиваться в связи с возникновением биофизических и биохимических методов. В процессе развития...
-
Виды клеточной смерти - Биологические механизмы жизненного цикла клетки
Гибель (смерть) отдельных клеток или целых их групп постоянно встречается у многоклеточных организмов, также как гибель одноклеточных организмов. Причины...
-
1) [-]глотку 2) [+]тонкую кишку 3) [-]клоаку 4) [-]пищевод У какого класса позвоночных животных впервые в ходе эволюции появляется шейный отдел...
-
1) [-]зоб 2) [-]печень 3) [-]железистый желудок 4) [+]мускулистый желудок Позвонки какого отдела позвоночника имеют седловидную форму? 1) [-]крестцового...
-
1) [+]под действием звуковых волн барабанная перепонка начинает колебаться, эти колебания передаются через слуховые косточки среднего уха во внутреннее...
-
Нейроглиальные взаимоотношения, Активность нейронов и глия - Нейроглия и нервная деятельность
Активность нейронов и глия В центральной нервной системе соотношение нейронов и глиальных клеток составляет 1 к 10, т. е. нейроны весьма плотно окружены...
-
Именно броуновское движение органических молекул в водной среде является причиной не только самоорганизации БС, но и их самовосстановления....
-
Регуляция секреции гормонов - Понятие гормонов
Гормональная регуляция, регуляция жизнедеятельности организма животных и человека, осуществляемая при участии поступающих в кровь гормонов; одна из...
-
ОБУЧЕНИЕ. ПАМЯТЬ. ПОВЕДЕНИЕ - Регуляция физиологических процессов
Множество исследований обращено к проблеме контроля нейропептидами и нейротрофическими ростовыми факторами сложных форм нейрогенной активности, таких как...
-
Биохимическая эволюция - Теории возникновения жизни
Среди астрономов, геологов и биологов принято считать, что возраст Земли составляет примерно 4,5 - 5 млрд. лет. По мнению многих биологов, в прошлом...
-
Изоляция - Популяция как элементарная единица эволюции
Под Изоляцией Понимается Возникновение любых барьеров, нарушающих панмиксию (свободное скрещивание). В зависимости от их природы выделяют два основных...
-
В настоящее время в области фундаментальной теоретической физики выделяются три уровня строения материи: микромир - мир предельно малых, непосредственно...
Как импринтинг возник в эволюции - Регуляция активности генов, обусловленная химической модификацией (метилированием) ДНК