Выяснилось, что делящиеся клетки действительно очень жёстко регулируют количество синтезируемых продуктов, подстраивая экспрессию генов под их дозировку. Группа из Израиля показала, что у делящихся дрожжей вновь синтезированные гены содеоржат гистон 3 (один из белков, котрые упаковывают ДНК в составе хромосом) у котрого лизин 56 ацетилирован. То есть, добавление остатка уксусной кислоты меняет экспрессию генов, которые упаковываются с таким гистоном, и тем самым происходит "забуферивание" избыточных копий генов во время удвоения ДНК. Удаление белка Rtt109/Asf1, который отвечает за ацетилирование по данному остатку или усиление де-ацетилирования приводит к предсказуемому увеличению синтеза продуктов генов по мере их удвоения во время деления дрожжевой клетки.
Если с происхождением жизни как таковой практически ничего не понятно, то с возникновением эукариотических организмов, давших начало современным животным, растениям и грибам, понятно гораздо больше, но всё равно фрагментарно. К примеру, все эукариоты в своем составе имеют митохондрии, которые обеспечивают клеточное дыхание и тем самым энергетику клетки. Эти самые митохондрии являются бывшими бактериальными симбионтами первых эукариот и до сих пор сохраняют некоторые особенности бактериального метаболизма. Они, к примеру, имеют свой собственный аппарат синтеза белков, который относится к бактериальному типу. Учитывая, что все эукариоты имеют в своем составе митохондрии, встает вопрос: а когда они появились в сотаве эукариотических клеток - на заре их формирования или относительно поздно, когда прото-эукариотические клетки уже обладали характерными признаками настоящих эукариот: компартментализацией на различные органеллы, наличием клеточного ядра, упаковка ДНК в гистоны, линейный характер ДНК (у бактерий она замкнута в круг) итд.?
Ученые постарались ответить на этот вопрос, проанализировав биоинформатическими методами время возникновения общих для эукариот генов, которые являются характерными именно для эукариотических клеток, а затем сравнив его с временем, которое прошло от отделения митохондрий от прочих бактерий. Оказалось, что общие для эукариот гены сформировались ранее, чем начали расходиться гены митохондрий и бактерий. Наши предки были уже довольно сложно устроены, когда они сперва приобрели в качестве симбионта прото-митохондрию, а потом превратили её уже в клеточную органеллу.
Интересная статья про механизм починки ДНК у бактерий. У бактерий метилированные участки ДНК ремонтирует белок Ada. Метилирование происходит спонтанно, за счет случайного переноса метильной группы с S-Adenosyl-Methionine и может привести к различным мутациям, а так же влияет на экспрессию генов, чьи промоторы подверглись метилированию. Белок Ada устраняет метильные группы на ДНК и активирует свой собственый синтез. Однако, при стационарном уровне метилирования ДНК, количество белка чрезвычайно мало - 1 молекула на клетку. Можете представить, что при делении клетки, одна дочерняя клетка получит этот белок, а вторая - нет. Так вот, в той клетке, где белка нет, метилирование и мутации могут начать накапливаться, пока он опять не синтезируется (случайным способом), что приведет к появлению гетерогенности в популяции бактерий. Часть бактериальных клеток будет обладать повышенной мутагенностью, что повышает шансы на выживание популяции при обработке её, скажем, антибиотиками.
Ученые наблюдали метилирование в индивидуальных клетках на уровне разрешения единичных молекул Ada, генетически пометив их флюоресцентным маркером. Когда клетки обработали массированным количеством MMS (метилятором) в 80% клеток началось увеличение синтеза Ada и, как следствие, защита от повреждений, но в 20% не было ничего! То есть, там просто физически не было белка Ada, который мог бы прометилироваться и инициировать свою транскрипцию. С каждым делением возникала вероятность случайного синтеза Ada, который тут же приступал к своей работе, но так как такой синтез был случайным, в некоторых случаях образовывалось несколько поколений без этого белка и шло накопление мутаций. Адаптивная эволюция в действии!
Тут еще Ибрайт с Николсом написали статейку по механизму выбора старта транскрипции, но её я буду читать внимательно, ибо она по моей тематике, может на днях напишу поподробнее.
