EMBARGOZOTT, HOGY FEBRUÁR, CSÜTÖRTÖK 10, 14:00 órakor EST
Az élet középpontjában álló genetikai terv "kutatási és fejlesztési" és "termelési" részekre osztható a heti "Science" című újságban megjelent új tanulmány szerzője szerint, amely élesztőgombák és orsóférgek genetikai anyagát hasonlítja össze., rovarok és emberek.
A megkülönböztetés segíthet az evolúciót előidéző véletlenszerű genetikai változások elkerülésében a DNS azon területeire, ahol az ilyen változások nagyobb eséllyel hoznak hasznot a szervezet számára (a „K+F” rész), és távol azoktól a területektől, ahol nagyobb valószínűséggel károsítanák. azt (a „gyártás” szakaszt).
"Az evolúció nagy paradoxona az, hogy sok bevált funkciót kell fenntartanod egy szervezetben, és hogyan lehetsz konzervatív ezekkel a funkciókkal kapcsolatban, miközben új és esetleg előnyös génfunkciókat próbálsz felfedezni?" mondja Edward Hedgecock, a Johns Hopkins Egyetem biológiaprofesszora.
Ha beigazolódik, az elmélet segítheti a kutatókat az emberektől és más fajoktól származó genetikai információk elemzésében.
A National Institutes of He alth támogatásával a Hedgecock és más kutatók kiterjedt számítógépes összehasonlítást végeztek az élesztőben, a C. elegans orsóféregben és más nematódákban, a gyümölcslégyben található genetikai információ-szekvenciák, úgynevezett genomok között. Drosophila és az emberek.
Az evolúció során új fajok jelennek meg. Genomjaik összehasonlítása ezért "pillanatfelvételeket" nyújthat a DNS fejlődéséről az evolúciótörténet különböző pontjain. Mivel a DNS egyes részeit a fehérjék felépítéséhez használják utasításként, a kutatók összehasonlíthatják ezeknek a "pillanatfelvételeknek" a részleteit, hogy megtudják, mikor fejlesztette ki először az élet különböző fehérjéket.
Ha például egy fehérje génje közös az élesztőben és az állatokban, magyarázza Hedgecock, akkor a fehérje születési dátuma a többsejtű szervezetek megjelenése előtt volt.
Hedgecock és társszerzői figyelmük legnagyobb részét a sejt külsejének kialakításában szerepet játszó fehérjékre összpontosították. Ilyenek például a fehérjék, amelyek segítik a sejteket a felületekhez tapadni, a fehérjék, amelyek segítenek létrehozni egy burkot, amely a sejt legkülső határa, és a sejtek által kibocsátott fehérjék.
A tudósok a fehérjéket családokba és "szupercsaládokba" sorolták.
"A fehérjék ugyanabba a családba tartoznak, ha hosszukban lényegében azonos moduláris felépítésűek" - magyarázza Hedgecock. "Ugyanabban az alkatrészekből készülnek, ugyanabban a sorrendben. A szupercsaládok magasabb szerkezeti osztályt alkotnak, és ez csak azt jelenti, hogy a fehérjéknek közös doménje van, de ezen kívül különbözhetnek egymástól – nem lehetnek rokonok.”
Miközben megjegyezték, hogy az emberi genom még nincs teljesen szekvenálva, a kutatók arról számoltak be, hogy a C. elegansban és más orsóférgekben jelen lévő fehérjék néhány családját és szupercsaládját találták, amelyek hiányoznak az emberi genomból. Arra a következtetésre jutottak, hogy családok és szupercsaládok jönnek létre az evolúciós történelem során.
"A nagy meglepetés azonban az a bizonyíték, hogy a régi szupercsaládok rendkívül stabilak lehetnek egy új család létrehozása mellett" - mondja Hedgecock. "A régi elképzelés az volt, hogy a genom összes génje hasonló mutációs folyamatoknak van kitéve, tehát durván szólva minél idősebb voltál egy géncsaládként, annál több lehetőséged volt megkettőzödni, szétszóródni a genomban, és eltérni attól. egymást."
A legrégebbi szupercsaládoknak kell a legnagyobbaknak, a legszélesebb körűeknek, a legszélesebb körben elkülönülteknek lenniük, és a leggyorsabban növekvő méretűeknek kell lenniük – magyarázza. A csapat elemzése azonban azt találta, hogy a szupercsaládok létrehozása után nagyon stabilak lehetnek még akkor is, ha egy dinamikus, fiatalon bővülő fehérjecsalád mellett állnak.
A gének szerveződésének elemzésével, a fehérjék felépítéséhez ténylegesen használt genetikai anyag mintázatának vizsgálatával, valamint a C. elegans ismert mutációit tartalmazó gének adatbázisának tanulmányozásával a kutatók kétféle régióból álló mintát találtak. a DNS-ben: olyan területek, amelyekben előnyös tulajdonságokkal rendelkező, régóta kialakult gének találhatók, valamint olyan területek, ahol a DNS-t megkeverték és átrendezték.
"Az újságban azt feltételezzük, hogy ez a felosztás megfelelhet egy olyan osztódásnak, amelyet a tudósok az osztódás alatt álló sejtekben észleltek" - mondja Hedgecock.
Az osztódó sejteknek egy további másolatot kell készíteniük a bennük lévő DNS-ről. Ez a feladat megköveteli, hogy kicsomagolják a DNS-t a kromoszómáknak nevezett struktúrákból, ahol azt tárolják. A tudósok észrevették, hogy a kromoszómák egyes részei alaposabban kicsomagolódnak, mint mások. Hedgecock elmélete szerint a genomnak a nem teljesen kicsomagolt részei érzékenyebbek lehetnek a mutációs folyamatokra, míg az értéket feltáró gének a teljesen nyitott területeken vannak.
"Az ipar analógiája az, hogy elválasztja a kutatási és fejlesztési létesítményt a gyártóüzemtől – ha valaha is kombinálná ezt a két tevékenységet, az katasztrófa lehet" - mondja Hedgecock.
A dokumentum további szerzői közé tartozik Harald Hutter, a Max-Planck Orvosi Kutatóintézet munkatársa, Heidelberg, Németország; és Bruce Vogel, a Johns Hopkins kutatótársa. További szerzők az Ohio állambeli Toledói Egyetemről érkeztek; Washingtoni Egyetem St. Louisban; és a szintén németországi Max-Planck Fejlődésbiológiai Intézet.
