2023 Szerző: Sophia Otis | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-05-21 01:49
Zürich, Svájc – Amikor az anyatermészet létrehozza egy gén azonos másolatát egy szervezet genomjában, a megkettőzött másolatot általában törlik, inaktiválják vagy más módon működésképtelenné teszik a genetikai redundancia megelőzése és a biológiai homeosztázis megőrzése érdekében. Egyes esetekben azonban a génduplikátumok funkcionális állapotban maradnak fenn. Mindeddig tisztázatlanok maradtak azok a biológiai és evolúciós erők, amelyek mögött ezeknek a duplikátumoknak a genom funkcionális összetevőjeként való fenntartása áll.
A funkcionális génduplikátumok genomban való fennmaradásának alapjainak meghatározására a zürichi Svájci Szövetségi Technológiai Intézet Molekuláris Rendszerbiológiai Intézetének három tudósa együttműködött a megkettőzött génfunkciók eddigi legnagyobb szisztematikus elemzésén. A számítási és kísérleti megközelítések integratív kombinációját alkalmazva az élesztő anyagcseréjében részt vevő gének duplikált párjait négy funkcionális kategóriába sorolták: (1) tartalék, ahol a duplikált génmásolat kompenzációs képességet szerzett a másik másolat hiányában, (2) szubfunkcionalizálás., ahol egy duplikált kópia teljesen új, nem átfedő funkciót fejlesztett ki, (3) szabályozás, ahol a duplikátumok differenciális szabályozása finomítja az útvonalhasználatot, és (4) a géndózis, ahol a duplikált gén másolata által biztosított megnövekedett expresszió növeli a a megfelelő fehérje.
Eredményeik, amelyek a GenomeResearch folyóirat októberi számában jelennek meg, azt mutatják, hogy nem egyetlen szerep érvényesül, hanem mind a négy mechanizmus jelentős szerepet játszik a genomban található duplikált gének fenntartásában.
"Eredményeink ellentmondanak más olyan közelmúltbeli publikációknak, amelyek egyetlen szelektív nyomásra összpontosítanak a génkettőzök megtartásának alapjaként" - magyarázza Dr. Uwe Sauer, a projekt vezető kutatója és a svájci Molekuláris Rendszerbiológiai Intézet professzora. Szövetségi Technológiai Intézet Zürichben."Megmutatjuk, hogy legalábbis az élesztő anyagcsere esetében a genom megkettőződött frakciójának fennmaradása jobban megmagyarázható különféle, gyakran átfedő funkcionális szerepekkel."
A yeastmetabolizmus ideális modellt nyújt a génduplikáció funkcionális alapjainak vizsgálatához, mivel a biológiai folyamatban részt vevő gének nagy része megkettőződött. Az élesztő anyagcseréjében részt vevő 672 gén közül 295 gén 105 párhuzamos családba sorolható. A perspektíva szempontjából az élesztő genomjában a becslések szerint összesen 6000 gén található, amelyek közül 1500 duplikációnak tekinthető. Úgy gondolják, hogy egy ősi, teljes genom megkettőződése felelős sok ilyen másolat keletkezéséért.
Sauer csoportja kimutatta, hogy az élesztő anyagcseréjében részt vevő 105 duplikált géncsaládból 34-nél tartalék funkció, 19-nél megnövelt génadagolásban, 18-ban szabályozó funkciók mutatkoztak, 18-ban pedig új, speciálisabb funkciókat fejlesztettek ki.. Ezért ezen mechanizmusok mindegyike lényeges és fontos szerepet játszik a génállomány funkcionális ismétlődéseinek fenntartásában.
