2000. január 28. – A Chicagói Egyetem Howard Hughes Orvostudományi Intézetének (HHMI) kutatói úgy módosítottak egy fehérjét, hogy az élesztőgombák egy generációjából származó specifikus tulajdonságot továbbítsanak. cella másikba.
Legújabb munkájuk egy olyan fehérje felfedezésére épül, amely egy genetikai tulajdonságot továbbít. Ez a felfedezés a fel nem fedezett, fehérjealapú "genetikai elemekből" álló menazséria jelenlétére utal, amely mutáció szükségessége nélkül vezethette az evolúciót. DNS gének.
A Chicagói Egyetem HHMI-kutatója, Susan Lindquist vezetésével a kutatók a Science 2000. január 28-i számában és a Molecular Cell 2000. januári számában számoltak be eredményeikről.
"A legtöbb ember úgy gondolja, hogy a genetika csak a DNS-ről szól" - mondta Lindquist. "A genetika azonban a tulajdonságok öröklődéséről szól. Míg a legtöbb tulajdonság a DNS átvitelével öröklődik, addig az általunk vizsgált tulajdonságok fehérjéken keresztül öröklődnek. Így ezek a fehérjék ugyanolyan genetikai elemek lehetnek, mint a DNS. Végül is öröklődő entitások, amelyek generációkon átívelnek, és előre látható módon befolyásolják a sejt fenotípusát."
Mindkét tanulmányban Lindquist kutatócsoportja a „prionok” néven ismert élesztőfehérjékkel dolgozott, amelyekről korábban ők és mások is felfedezték, hogy különböző tulajdonságokat, úgynevezett fenotípusokat közvetíthetnek élesztőgenerációról a másikra.
Az élesztő prionok hasonlóak az emlősök prionjaihoz, amelyek az olyan végzetes agypusztító emberi betegségekben, mint a Creutzfeldt-Jakob-kór és a kuru, valamint az állatbetegségekben, a surlókórban és a szarvasmarha-szivacsos agyvelőbántalmakban vagy az "őrültségben" játszott szerepükről szereztek hírnevet. tehénbetegség."
Mind az élesztő, mind az emlős prionok fenotípusokat továbbítanak fehérje-fehérje kölcsönhatásokon keresztül, amelyek során egy abnormális alakú prionfehérje befolyásolja normál megfelelőjét, hogy rendellenes alakot vegyen fel. Emlősök prionfertőzésében az ilyen abnormális, oldhatatlan formák fehérje csomósodását okozzák, ami elpusztítja az agysejteket. Az élesztősejtekben az oldhatatlan prionfehérje nem halálos; csupán megváltoztatja a sejt működési képességét.
A Science cikkben Lindquist és munkatársa, Liming Li leírta azt a megdöbbentő felfedezést, hogy a Sup35 nevű élesztőprion moduláris szakaszokból vagy doménekből áll, amelyek más fehérjékhez kapcsolódva prionokká alakíthatók át.
Kísérleteik során a tudósok teljesen működőképes mesterséges priont hoztak létre úgy, hogy a Sup35 prionmeghatározó doménjeit egy glükokortikoid receptornak nevezett patkányfehérjéhez kapcsolták.
"A patkányfehérjét választottuk, mert az egészen más volt, mint az élesztőben található" - mondta Lindquist. "És megmutattuk, hogy ez a fehérje, amely teljesen idegen az élesztőtől, gyakorlatilag egy új típusú élesztő genetikai elemmé alakítható."
A tudósok azt is megállapították, hogy egyszerű biokémiai manipulációval oda-vissza válthatják az élesztősejtek fenotípusát a két forma között.
Lindquist szerint a fenotípusok öröklődésének befolyásolásának képessége a fehérjék megváltoztatásával az alakváltozások átvitele érdekében hatékony új megközelítést kínál a sejtek gépezetének feltárásához, bizonyos fehérjék szelektív kikapcsolásával.
"Ez a technika általános mechanizmust kínál a sejtek domináns funkcióvesztésének előidézésére" - mondta. "És átkapcsolható, mert egyszerű laboratóriumi manipulációval ráveheti a sejtet, hogy egyik fenotípusról a másikra váltson." Ezzel szemben, mondta, a DNS-mutációnak az ilyen fenotípusok megváltoztatására használt technikái nagyon specifikusak az egyes fehérjékre, és nem fordíthatók vissza.
A Molecular Cell folyóiratban megjelent cikkben Lindquist és munkatársa, Neal Sondheimer egy új élesztő prion első felfedezését írták le, amely szándékos keresés eredményeként jött létre. A jelenleg ismert élesztőprionokat véletlenül találták meg.
Lindquist és Sondheimer szigorú molekuláris kritériumokat használt az élesztő-prionjelöltek keresése során, és kísérleteik rámutattak egy valószínű jelöltre, az Rnq1-re.
Annak bizonyítására, hogy az Rnq1 valóban prion, az Rnq1 prionszerű doménjét helyettesítették a Sup35 prionban lévő megfelelőjével. Azt találták, hogy a megváltozott Sup35 továbbra is prionként viselkedik, akárcsak a természetes Sup35 prionfehérje.
"Az a tény, hogy ezek a priondomének olyan modulárisnak és átvihetőnek bizonyultak, amint az ezekből a dokumentumokból kiderül, meglehetősen meglepőnek bizonyult" - mondta Lindquist. "Mivel az olyan prionok, mint a Sup35, sok millió éven át ugyanazon általános szerkezetűvé fejlődtek, várható volt, hogy különböző tartományaik együtt fejlődtek, hogy befolyásolják egymást.
"Ez a modularitás azt sugallja, hogy a fajok fejlődésével más fehérjék is felkaphatták ezeket a priondoméneket, és genetikai elemekké válhattak. Ha mégis, ez a fajta fehérje öröklődési mintázat fontos hatással lehetett volna az evolúció folyamatára."
