Осьминоги генетически модифицируют самих себя

Группа ученых во главе с Джошуа Розенталем (Joshua Rosenthal) из Морской биологической лаборатории и Эли Айзенбергом (Eli Eisenberg) из Тель-Авивского университета показала, что осьминоги и другие головоногие моллюски способны редактировать собственную информационную РНК (иРНК), чтобы регулировать синтез белков, определяемый генами без изменения самих генов. Такой способ регуляции генной активности в животном мире встречается крайне редко.

Обычно на основе находящейся в клеточном ядре молекулы ДНК по принципу комплиментарности строится молекула так называемой матричной, или информационной РНК. Она охватывает генетическую инструкцию по синтезу конкретных белков. Информационная РНК покидает ядро и передает информацию транспортным РНК, которые доставляют ее в рибосомы, где и происходит основная работа по синтезу.

Многие механизмы, изменяющие экспрессию генов, связаны с воздействием на ДНК, но известны также способы, связанные с иРНК. Для этого используются ферменты из семейства ADAR (аденозиндеаминазы РНК), заменяющие нуклеотид аденозин на инозин, функциональный эквивалент гуанина. Этот способ очень редок, но головоногие моллюски оказались исключением.

Ранее Розенталь и его коллеги уже установили, что именно редактирование информационной РНК кальмары используют для адаптации к изменениям температуры. В новом исследовании они обнаружили новые сферы, где головоногие прибегают к этому средству. В экспериментах принимали участие обыкновенные осьминоги (Octopus vulgaris), калифорнийские двупятнистые осьминоги (Octopus bimaculoides), лекарственная каракатица (Sepia oficianalis), один из видов кальмаров (Doryteuthis pealeii), а также наутилус (Nautilus pompilius). Для сравнения были взяты также брюхоногие моллюски аплизии (Aplysia californica).

Как выяснилось, редактирование иРНК активно используется всеми головоногими, кроме наутилуса. В зависимости от вида редактированию подвергаются от 57 тысяч до 130 тысяч участков иРНК, задействованных в белковом синтезе. При этом особенно часто редактирование иРНК происходит в клетках нервной системы. Пока нельзя с уверенностью утверждать, что именно этот процесс помогает головоногим развивать их высокий для беспозвоночных животных интеллект, но исследователи считают такое предположение весьма вероятным. У наутилуса редактирование иРНК происходит реже, всего примерно на тысяче участков. Примерно столько же их и у аплизии.

Итоги работы опубликованы в журнале Cell.