Krypteringssystem funnet i gener

Evolution news; 9. juli 2018
Oversatt herfra.
Bildetekst: Kryptering (Encryption) markusspiske , via Pixabay.

Forskere ved Aarhus Universitet i Danmark har avdekket en ny form for genregulering som synes å være en form for kryptering av genetisk informasjon. Den ideen var ikke tapt for dem, da de fulgte analogien. Fra ” Krypterte meldinger i biologiske prosesser” –her.
–RNA-modifikasjoner kan kryptere RNA-koden og er ansvarlig for en meget sofistikert kontroll av RNA-funksjonen. Et dansk-tysk forskningsteam har vist at modifiserte RNA-baser har stor innvirkning på dynamikken til genuttrykk fra DNA til funksjonelt RNA. Studien gir viktig ny innsikt i hvordan grunnlaget for RNA-modifikasjoner kan påvirke funksjonen til modne RNA-molekyler. [Kursiv lagt til.]
Programmerere vet alt om kryptologi, en form for intelligent design –her. Kryptering er nødvendig når du vil skjule informasjon fra personer som ikke burde ha tilgang til den.

Hvordan oppnå kryptering
Det er mange måter å oppnå kryptering på, for eksempel steganografi, rammeforskyvning, komprimering og andre teknikker, men funksjonen er å overføre en melding i vanlig synsfelt slik at den kun kan dekrypteres av de med krypteringsnøkkelen. La oss lære hvordan cellen gjør det.
–RNA består av fire baser (forkortet A, U, G og C), og derved formidles meldingen med en ganske enkel kode . I de senere år har forskning vist en uovertruffen effekt av RNA-modifikasjoner i alle trinn av modningsprosessen. Mer enn hundre RNA-modifikasjoner har blitt identifisert med roller i både å forhindre og lette binding til proteiner, DNA og andre RNA-molekyler. Denne krypteringen ved RNA-modifikasjon er en måte å forhindre at RNA-meldingen blir lest av feil mottakere.
Forskningsgruppen har fokusert på RNA-modifikasjonen m6A og vist at RNA kan merkes med denne modifikasjonen mens den kopieres fra DNA …. Resultatene viser at en m6A plassert ved en ekson ved siden av et intron øker RNA-modningsprosessen, mens m6A i intronene sinker modningen av RNA (figur 2).
For krypteringsanalogen skal fungere, må vi se algoritmen rettet mot ønskede mottakere og å beskytte meldingen for andre. Det fremgår av deres uttalelse at ‘m6a’ modifikasjonen er i stand til å “hindre at meldingen til RNA blir lest av feil mottakere .”

En krypteringsnøkkel

Vi må også se en krypteringsnøkkel som kan kryptere meldingen, og en leser med nøkkelen som kan dekode den. Er dette en mulig rolle for de mystiske intronene? Bildeteksten for figur 2 forklarer:
–Nyopprettet RNA består av funksjonelle deler (eksoner) og ikke-funksjonelle deler (introner). Introns er skåret ut i en prosess som kalles spleising for å gi et modent og funksjonelt RNA-molekyl består [sic] helt av eksoner. RNA-modifikasjonen m6A kan øke eller hemme denne modningsprosessen avhengig av hvor m6A er avsatt på nyopprettet RNA.
Det har lenge vært et mysterium hvorfor gener kode for strekker kalt introner som er oversatt, men deretter kutt ut etterpå. Hvorfor er de der? Her er hvor funnene blir veldig interessante. Intronene synes å bidra til å kryptere meldingen, oppfylle krypteringsrollen, men de gjør noe annet: de regulerer hvordan eksonene vil bli satt sammen. Artikkelen i Cell Reports –her, forteller hvordan det fungerer:
–Her gir vi en tidsbestemt høyoppløselig vurdering av m6A på gryende RNA-transkripsjoner og avdekker dens betydning for kontrollen av RNA-spleise kinetikk . Vi finner at tidlig co-transkripsjonell m6A-avsetning nær spleiseforbindelser fremmer rask spleising , mens m6A-modifikasjoner i introner er knyttet til lange, sakte behandlede introner og alternative spleisehendelser. Til slutt viser vi at tidlig m6A-avsetning spesifiserer skjebnen til transkripsjoner om spleise kinetikk og alternativ spleising.
Vi har hørt om m6a før (januar 2017) som en mulig spiller i “epigenetisk kode” –her. Som en epigenetisk markør inneholder m6a sin egen informasjon (“nøkkelen”) som påvirker oversettelsesproduktene. En måned senere ( februar 2017 ) lærte vi at m6a “kan ha en rolle i alternativ spleising av RNA-transkripsjoner” –her, som kan gi mange proteiner fra det samme genet, avhengig av hvordan eksonene omorganiseres. I fjor ble funnene avgrenset av en “gull-rush” for å avdekke m6a’s funksjon i epigenetisk kode.

Produksjonshastighet
Nå, ifølge forskerne ved Aarhus, synes den spesifikke plasseringen av m6a-merket svært relevant ikke bare for produsert type messenger RNA – og dermed proteinet som skal oversettes – men også til produksjonshastigheten. Hvis m6a-merket er plassert i nærheten av en spleisforbindelse, blir det konstitutive transkripsjonen produsert raskt (dvs. eksoner er arrangert i den rekkefølgen de ble transkribert). Hvis merket er plassert på et intron, forsinker det spleising, og kan produsere en helt annet transkripsjon med et annet protein som resultat. Er dette en metode for å oppnå celle-spesifikk regulering?

Vår januar 2017-artikkel snakket om m6a-prosessen som en slags “hvis-så” -algoritme: dvs. hvis dette genet er funnet i en muskelcelle, transkriberer den på denne måten; hvis det finnes i en nervecelle, transkriberer det på en annen måte, og så videre. For at dette skal fungere, må genet legge inn nøkkelen i dens introner, og den tilhørende m6a-markøren må kjenne nøkkelen for å ordne transkripsjonen tilsvarende. Forskerne fant at 57 prosent av markørene ble funnet på introner, og ytterligere 9 prosent er i ikke-oversatte regioner. Bare 22 prosent ble funnet i kodende regioner.

Kommer i fokus
Det har ikke bare merket som styrer reguleringen. Tidligere forskning identifiserte en “proteinfamilie kalt m6A-lesere, som gjenkjenner og binder spesifikt til sekvenser merket med m6A.” I tillegg er det FTO-veier som svarer på m6a-posisjon ved enten å inkludere eller ekskludere visse eksoner i transkripsjonen. Vi kan se krypteringsalgoritmen som kommer i fokus: gener bruker en nøkkel til å legge inn introner og m6a markører, og enkelte lesere som kjenner nøkkelen svarer på denne ekstra informasjonen.
–Mangelen på sterke konsensus-sekvenser på SJs [splice junctions] for mange introner kan, kompenseres av tilstedeværelsen av m6A som til slutt kunne tiltrekke seg spleisings faktorer for å utøve sin funksjon. Vår undersøkelse viser at den avgjørende rolle til m6A på SED [splicing efficiency dynamics], så vel som på alternativ spleising, er posisjonsavhengig . m6A deponert i introniske regioner sorterer transkripsjoner til en langsiktig prosessbane og er assosiert med alternativ spleising, mens m6A deponeres ved eksoniske grenser av SJs sorterer transkripsjoner til en hurtigbearbeidende prosessbane og grunnleggende spleising.
Mer arbeid kan gjøres for å forfølge denne ideen om kryptering. For eksempel, hva er rollen som intronvariabilitet? Teamet fant at “Intron lengde og internt m6A signal er betydelig assosiert med langsom behandling,” men er det ytterligere informasjon innebygd i intronene i tillegg til lengden?

Designfokusert forskning ser mest egnet ut til å forstå krypteringsalgoritmer og andre informasjonsrike systemer. Disse forskerne i Århus, som for øvrig ikke sa noe om evolusjon, synes å forstå det.

Tager: GenreguleringRNA,

 

Oversettelse og bilder, via Asbjørn E. Lund