На изображении представлен генетический аппарат дрозофилы и показаны гены, которые отвечают за продолжительность жизни. 

Комбинация данных генов может способствовать росту продолжительности жизни в большей степени, чем каждый ген по отдельности.

puc chico Indy E(z)

Характеристика генов

Chico

Ген chico кодирует белок, связывающийся с рецепторами инсулина. Мутации в этом гене могут продлевать жизнь мушкам в 1.5 раза.1 Инсулин является сигналом для клеток о поступлении пищи. Чем меньше активация рецепторов инсулина, тем клетка более склонна находиться в состоянии “подготовки к неблагоприятным условиям”: запускаются процессы внутриклеточного переваривания “мусора”, активируется синтез белков, защищающих от повреждений ДНК.

Puc

Выключение или подавление гена puc (puckered) у дрозофил приводит к увеличению продолжительности жизни по другому механизму. Через активацию особого сигнального пути, защищающего клетку от окислительного стресса.2

Indy

Ген Indy (расшифровывается как I’m not dead yet) кодирует белок, участвующий в клеточном метаболизме. Мутации в этом гене продлевают жизнь3, имитируя некоторые из эффектов ограничения калорий (само ограничение работает на мышах, круглых червях и на многих других животных, хоть и не на всех модельных организмах).

E(z)

Мутации в гене E(z) влияют на продолжительность жизни мух через эпигенетический механизм.4 Продуктом гена является фермент, который приделывает метки к гистонам – белкам, участвующим в компактной упаковке ДНК. Эти метки влияют на работу целого ряда других генов. В частности, подавляют активность гена, усиливающего устойчивость клеток к окислительному стрессу.

Глоссарий

  • <b>ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота)</b>

    ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота)

    Биополимерные молекулы, состоящие из двух полинуклеотидных цепей, которые закручены вокруг друг друга, образуя двойную спираль, несущую генетические инструкции для процессов развития, функционирования, роста и размножения всех известных организмов. Информация в ДНК хранится в виде кода, состоящего из четырех химических оснований: аденина (А), гуанина (Г), тимина (Т) и цитозина (Ц). В эукариотических клетках ДНК содержится в виде длинных структур, называемых хромосомами. Перед клеточным делением хромосомы удваиваются путём репликации ДНК, обеспечивая полный набор хромосом для каждой дочерней клетки.

  • <b>РНК (Рибонуклеиновая кислота)</b>

    РНК (Рибонуклеиновая кислота)

    Биополимерные молекулы, выполняющие различные важные функции в кодировании, декодировании, регуляции и экспрессии генов. Информация в РНК хранится в виде кода, состоящего из четырех химических оснований: аденина (А), гуанина (Г), урацила (У) и цитозина (Ц).

  • <b>Линия/Штамм</b>

    Линия/Штамм

    Группа животных, несущих одинаковый набор генетических признаков (мутаций и/или трансгенов).

  • <b>Дикий тип</b>

    Дикий тип

    Фенотип, генотип или аллель (вариант) гена, который преобладает в природной популяции организмов или в линиях/штаммах организмов в отличие от природных или лабораторных мутантных форм.

  • <b>P-элементы</b>

    P-элементы

    Мобильные генетические элементы, обнаруженные у дрозофилы; часто используются в качестве мутагенных агентов в генетических экспериментах. Могут содержать различные трансгены внутри себя.

  • <b>ПЦР</b>

    ПЦР

    Полимеразная цепная реакция; метод, широко используемый для быстрого получения от миллионов до миллиардов копий (полных или частичных) определенного образца ДНК, позволяющий, используя лишь очень небольшое количество ДНК, амплифицировать её (или её часть) до достаточно большого количества для последующего детального изучения.

  • <b>Хромосомы</b>

    Хромосомы

    Нитевидные структуры из белка и отдельных молекул ДНК, несущие наследственную информацию.

  • <b>Драйвер</b>

    Драйвер

    Трансген, определяющий временной и/или пространственный паттерн экспрессии (активности) другого трансгена.

  • <b>Активатор транскрипции</b>

    Активатор транскрипции

    Белок, повышающий скорость транскрипции генетической информации с ДНК на информационную РНК за счёт связывания с определенной последовательностью ДНК.

  • <b>Генная инженерия</b>

    Генная инженерия

    Преднамеренная модификация характеристик организма путём манипулирования его генетическим материалом.

  • <b>Ген</b>

    Ген

    Основная единица наследственности и последовательность нуклеотидов в ДНК, которая кодирует синтез продукта гена, либо РНК, либо белка.

  • <b>Генетический фон</b>

    Генетический фон

    Совокупность особенностей (мутаций) всех других генов, которые могут потенциально влиять на фенотипическое проявление исследуемого гена (или исследуемых генов).

  • <b>Генетическое скрещивание</b>

    Генетическое скрещивание

    Преднамеренное скрещивание двух разных особей, в результате которого потомство несет часть генетического материала каждого родителя.

  • <b>Генотип</b>

    Генотип

    Совокупность аллельных вариантов генов отдельного организма.

  • <b>Генотипирование</b>

    Генотипирование

    Процесс определения различий в генетическом строении (генотипе) индивидуума путем исследования его последовательности ДНК с использованием специальных методов и сравнения её с последовательностью другого индивидуума или эталонной/референсной последовательностью.

  • <b>Секвенирование</b>

    Секвенирование

    Процесс определения последовательности нуклеотидов в молекулах нуклеиновых кислот.

  • <b>Мутация</b>

    Мутация

    Изменение последовательности ДНК организма. Мутации могут быть результатом ошибок в репликации ДНК во время деления клеток, воздействия мутагенов или вирусной инфекции. Мутации зародышевой линии (возникающие в яйцеклетках и сперматозоидах) могут передаваться потомству, в то время как соматические мутации (возникающие в остальных клетках организма) не передаются.

  • <b>Точечная мутация</b>

    Точечная мутация

    Генетическая мутация, при которой изменяется, добавляется или удаляется только один нуклеотид в конкретном месте генома.

  • <b>Трансген</b>

    Трансген

    Ген, взятый из генома одного организма (или комбинация разных генов, взятых из геномов разных организмов) и искусственно введенный(ая) в геном другого организма.

  • <b>Химерная направляющая РНК</b>

    Химерная направляющая РНК

    Версия встречающегося в природе комплекса направляющей РНК, состоящего из двух частей, сконструированная в единую непрерывную последовательность. Используется для рекрутирования Cas9-транскрипционного белка-активатора к определенной последовательности ДНК для контроля экспрессии гена-мишени.

  1. Clancy, D. J., Gems, D., Harshman, L. G., Oldham, S., Stocker, H., Hafen, E., … & Partridge, L. (2001). Extension of life-span by loss of CHICO, a Drosophila insulin receptor substrate protein. Science, 292(5514), 104-106.[↩]
  2. Wang, M. C., Bohmann, D., & Jasper, H. (2003). JNK signaling confers tolerance to oxidative stress and extends lifespan in Drosophila. Developmental cell, 5(5), 811-816.[↩]
  3. Rogina, B., Reenan, R. A., Nilsen, S. P., & Helfand, S. L. (2000). Extended life-span conferred by cotransporter gene mutations in Drosophila. Science, 290(5499), 2137-2140.[↩]
  4. Siebold, A. P., Banerjee, R., Tie, F., Kiss, D. L., Moskowitz, J., & Harte, P. J. (2010). Polycomb Repressive Complex 2 and Trithorax modulate Drosophila longevity and stress resistance. Proceedings of the National Academy of Sciences, 107(1), 169-174.[↩]