Génterjedéshez kötődő élet a szárazföldön

Génterjedéshez kötődő élet a szárazföldön
Génterjedéshez kötődő élet a szárazföldön
Anonim

Boston, MA - 2000. február 3. - Az evolúciós átmenetet a tengeri életből a szárazföldi életbe egy genetikai expanzió hátráltatta a februári fejlesztési folyóiratban megjelent cikk szerint. A HMS kutatói, Susan Dymecki és munkatársai azt sugallják, hogy egy korábban a fejlődő agyban expresszált gén a fejlődő végtagok hegyeiben is kifejeződhetett, elősegítve a lábujjak és az ujjak fejlődését az első gerinceseknél.

„Tehát a génexpresszió kiterjesztése – nem egy új gén expressziója – csak egy új területre való kiterjesztést kap” – mondja Dymecki, a HMS genetikai adjunktusa.Ő és munkatársai, Scott Baur és Jia J. Mai a közelmúltban azonosították a gén szerkezetét, valamint azt a genetikai váltást, amely ezt a terjeszkedést előidézhette.

A közelmúltig azt hitték, hogy a gént, amely a ma élő összes gerinces agyában és csontvázában található receptort kódolja, egyetlen kapcsoló vagy promoter vezérli. Ha ez igaz, akkor a promóter hibája hatással lehet az agyi expresszióra, valamint a csontvázra. A kutatók azonban azt találták, hogy míg az ilyen rendellenességet hordozó mutáns egereknek szinte teljesen hiányoztak az ujjaik és lábujjaik, agyuk többnyire normálisnak tűnt. Közelebbről megvizsgálva a kutatók azt találták, hogy nem egy, hanem két promoter volt, az egyik az agy génexpresszióját szabályozza, a másik pedig, amely a mutációt hordozta, a végtagokban. A hibás promoter volt a legtávolabb a géntől. "Ez az első alkalom, hogy bárki is látta ezt a disztális promótert" - mondja Dymecki.

Ő és Baur, aki egy végzős hallgató, úgy gondolja, hogy ez a távolabbi promoter a közelmúltban fejlődött ki, talán a génhez közelebbi megkettőződés eredményeként.Miután kialakult, az új promoterben felhalmozódhattak olyan mutációk, amelyek lehetővé tették számára, hogy kölcsönhatásba lépjen a fejlődő végtagsejtekben található transzkripciós faktorokkal. Ennek következtében a korábban az agyban expresszált receptor a végtagbimbókban fejeződött volna ki. Baur jelenleg összehasonlítja a két promótert, hátha talál a párhuzamosság jeleit.

Eközben a leletek azt sugallják, hogy a szárazföldi élet létrejötte nemcsak új gének feltalálásával járhatott, hanem a régiek új felhasználására is. Ezt a folyamatot a természet már sokszor használta, mondja Dymecki. A Hox gének, amelyekről először azt találták, hogy szabályozzák a legyek testalkatát, és ma már ismert, hogy szabályozzák a gerincesek testének és végtagjainak fejlődését, sokféle hatást fejtenek ki azáltal, hogy különböző időpontokban és helyeken különböző mennyiségben fejeződnek ki. Nem világos, hogy az újonnan felfedezett promóter hogyan hozhatta létre a gerinces ujjak sokféleségét, a békák markoló lábujjaitól az ember tömzsi lábujjaiig.Dymecki és kollégái egy olyan rendszert fejlesztenek ki, amellyel azonosítani lehet a fajok közötti eltérések alakulását.

"Ezek a dolgok, amelyeket még mindig tisztázunk" - mondja Dymecki. – Azt kell mondanom, hogy igazi forgószél volt, csak hogy kihozzam ezt a papírt. Valójában a jelenlegi tanulmányuk egymás mellett jelenik meg a Fejlesztésben az UCLA egyik csoportjának dolgozatával. A kaliforniai kutatók kiütötték a receptor gént az egerek agyából és ujjaiból. Érdekes módon a knockout egerek ugyanazt a fenotípust mutatták, mint a HMS mutánsok. Hiányoztak a számjegyeik, de az agyuk láthatóan normális volt. Az egyik magyarázat arra, hogy miért rejtették el az agyban jelentkező hatásokat, az az, hogy a receptor olyan fontos szerepet játszhat ott, hogy a természet genetikai hátteret biztosított a feladat elvégzéséhez.

Ha nem lett volna a természet fordulata, Dymecki és munkatársai soha nem azonosították volna a második promótert. Dymeckinek a csontváz fejlődésével kapcsolatos egész kirándulása „egyértelműen serény volt” – mondja.Az agyfejlődés tanulmányozása során – elsődleges érdeklődési köre – Dymecki egy sor transzgenikus egeret hozott létre, amelyek mindegyike egy DNS-darabbal a genom más-más részébe ékelődött (lásd az oldalsávot). Amikor kollégáival kipróbálták a füljelzőt, rájöttek, hogy az egér nem tudja megragadni az asztallapot.

Kiderült, hogy az egereknek nem sikerült kifejlődniük a számjegyeket. A kutatók arra gyanakodva, hogy a DNS-darab egy csontvázfejlődési gén közepébe ékelődött be, az IB csontmorfogenetikus fehérjereceptort (BMPRIB) termelő génre bukkantak. A fehérje köztudottan szerepet játszik a csontváz fejlődésében, különösen a porcos váz kialakításában, amely végül csontvázzá fejlődik. De valójában senki sem térképezte fel a gén (BmprIB) szerkezetét – vagyis azt, hogy pontosan hogyan bomlott fel funkcionális egységekre vagy exonokra.

A BmprIB szerkezetének azonosítása után Baur meg tudta állapítani, hogy a DNS-darab integrálódott, és lényegében kiütötte azt, ami a promoternek tűnt.A mutánsuk agyában látható hibák hiánya – akkor még nem tudták, hogy még a kiütések sem mutatnak agyhibákat – arra késztette őket, hogy egy második szabályozóelem után nézzenek.

Dymecki és kollégái azt tervezik, hogy a transzgenikus rendszert használják annak megállapítására, hogy a végtagrégió-promoter pontosan hogyan kapcsolja be a BmprIB-t az egérfejlődés során – mely sejtekben és mikor. Az egerek BmprIB szabályozásának más állatokkal való összehasonlítása az első lépést jelentheti annak megértéséhez, hogy a szárazföldi alkalmazkodások rendkívüli skálája hogyan fejlődött a különböző fajokban. "Szeretnénk megérteni, hogy milyen szabályozási elemekről van szó, és ezeknek az elemeknek milyen evolúciós következményei vannak a fajok közötti eltérések tekintetében a számjegyek kialakulásában" - mondja Dymecki. "Kiröhögök, hogy mindez egy egyszerű transzgénikus beillesztésből származik."

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Rólunk
Olvass tovább

Rólunk

A fishcustomaquariums.com webhelyről

Kapcsolatok
Olvass tovább

Kapcsolatok

A fishcustomaquariums.com oldal elérhetőségei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei
Olvass tovább

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei