«Прыгающие гены», или мобильные генетические элементы, – это участки ДНК, способные перемещаться внутри генома. Они могут вырезаться из одного места и встраиваться в другое, придавая клетке новые свойства и выступая одним из двигателей эволюции. Ранее считалось, что между разными видами такие гены передаются в основном с помощью вирусов или плазмид – небольших молекул ДНК. Однако исследование немецких ученых показало, что существует и другой путь.
Группа под руководством Йенса Хардера из Института морской микробиологии Макса Планка изучала микробное сообщество, которое производит метан. В нем доминировала небольшая хищная бактерия Candidatus Velamenicoccus archaeovorus. Она охотится на архею Methanothrix soehngenii – одного из главных производителей метана на планете. Исследователи заметили, что в колониях M. soehngenii присутствуют мертвые клетки, и предположили, что их убивает хищник.
Чтобы проверить гипотезу, ученые начали искать следы хищника внутри его жертв. В геноме C. Velamenicoccus archaeovorus они обнаружили интрон – участок гена, который ведет себя как «прыгающий ген». С помощью высокочувствительных методов им удалось зафиксировать РНК этого интрона не только в живых клетках хищника, но и в мертвых клетках его жертвы. Это первый случай, когда РНК такого типа обнаружили за пределами «родной» клетки.
Фактически исследователи застали «прыгающий ген» в процессе перемещения в новую клетку. Попытка встроиться в новый геном оказалась неудачной, так как клетка-хозяин уже погибла. РНК, как правило, быстро распадается, особенно в мертвых клетках, но РНК интрона сохранилась, потому что имела кольцевую структуру. У такой молекулы нет свободных концов, с которых ферменты обычно начинают ее разрушать.
Как отмечает Йенс Хардер, стабильность кольцевых РНК – их ключевая особенность. Подобные молекулы играют важную роль в метаболизме человека, их изучают в контексте онкологических заболеваний и используют для создания РНК-вакцин. «Наше исследование показало, что у микроорганизмов „прыгающие гены“ могут передаваться другим видам в форме такой кольцевой РНК», – заключает ученый.
