Войти
Эволюция на основе РНК является теория, которая утверждает, что РНК является не просто промежуточным звеном между моделью Уотсона и Крика молекулы ДНК и белков, а скорее гораздо более динамичной и независимый игрок в определении фенотипа. Регулируя транскрипцию в последовательностях ДНК, стабильность РНК и способность матричной РНК быть транслируемой, события процессинга РНК допускают разнообразный набор белки, которые нужно синтезировать из одного гена . Поскольку процессинг РНК является наследственным, он подлежит естественному отбору, предложенному Дарвином, и способствует эволюции и разнообразию большинства эукариотических организмов.
В соответствии с центральной догмой молекулярной биологии, РНК передает информацию между ДНК генома. и белки, экспрессируемые в организме. Следовательно, с эволюционной точки зрения, мутация в основаниях ДНК приводит к изменению транскриптов РНК, что, в свою очередь, приводит к прямому различию фенотипов. Считается также, что РНК была генетическим материалом первой жизни на Земле. Роль РНК в происхождении жизни лучше всего подтверждается легкостью образования РНК из основных химических строительных блоков (таких как аминокислоты, сахара и), которые, вероятно, присутствовали 4 миллиард лет назад. Было также показано, что молекулы РНК эффективно самовоспроизводятся, катализируют основные реакции и хранят наследуемую информацию. По мере того, как жизнь развивалась и эволюционировала с течением времени, только ДНК, которая гораздо более химически стабильна, чем РНК, могла поддерживать большие геномы и в конечном итоге взяла на себя роль основного носителя генетической информации.
Исследования последнего десятилетия показали, что цепи РНК не просто транскрибируются из областей ДНК и транслируются в белки. Скорее, РНК сохранила некоторую часть своей прежней независимости от ДНК и является объектом сети событий обработки, которые изменяют экспрессию белка по сравнению с экспрессией, ограниченной только геномной ДНК. Обработка РНК влияет на экспрессию белка, управляя транскрипцией последовательностей ДНК, стабильностью РНК и трансляцией информационной РНК.
Сплайсинг - это процесс, с помощью которого удаляются некодирующие области РНК. Количество и комбинация событий сплайсинга сильно варьируется в зависимости от различий в последовательности транскриптов и факторов окружающей среды. Вариация фенотипа, вызванная альтернативным сплайсингом, лучше всего видна при определении пола D. меланогастер. Ген Tra, определяющий пол, у самцов мух усекается, поскольку события сплайсинга не могут удалить стоп-кодон, который контролирует длину молекулы РНК. В других случаях стоп-сигнал сохраняется в конечной молекуле РНК и продуцируется функциональный белок Tra, что приводит к женскому фенотипу. Таким образом, альтернативные события сплайсинга РНК допускают наличие различных фенотипов независимо от идентичности кодирующей последовательности ДНК.
Фенотип также может быть определен по количеству молекул РНК, поскольку большее количество транскриптов РНК приводит к большей экспрессии белка. Короткие хвосты повторяющихся нуклеиновых кислот часто добавляют к концам молекул РНК, чтобы предотвратить деградацию, эффективно увеличивая количество цепей РНК, способных транслироваться в белок. Во время регенерации печени млекопитающих количество молекул РНК факторов роста увеличивается за счет добавления сигнальных хвостов. При наличии большего количества транскриптов факторы роста производятся с большей скоростью, способствуя процессу восстановления органа.
Молчание РНК происходит, когда молекулы двухцепочечной РНК обрабатываются серией ферментативных реакций, приводящих к фрагментам РНК, которые разрушают комплементарные последовательности РНК. При разложении транскриптов транслируется меньшее количество белковых продуктов, и фенотип изменяется еще одним событием процессинга РНК.
Большинство процессов обработки РНК работают согласованно друг с другом и создают сети регулирующих процессов, которые позволяют экспрессировать большее разнообразие белков, чем те, которые строго управляются геномом. Эти процессы обработки РНК также могут передаваться из поколения в поколение посредством обратной транскрипции в геном. Со временем сети РНК, которые производят наиболее приспособленные фенотипы, с большей вероятностью будут поддерживаться в популяции, способствуя эволюции. Исследования показали, что события процессинга РНК особенно важны в связи с быстрой фенотипической эволюцией позвоночных - большие скачки фенотипа объясняются изменениями в событиях процессинга РНК. Поиски человеческого генома также выявили события обработки РНК, которые предоставили значительное «пространство последовательностей для большей вариабельности». В целом процессинг РНК расширяет возможные фенотипы данного генотипа и способствует эволюции и разнообразию жизни.
