Cercetătorii arată cum a supraviețuit o genă egoistă

Noile descoperiri de la Stowers Institute for Medical Research, din SUA, descoperă perspective esențiale despre modul în care funcționează și supraviețuiește o genă egoistă periculoasă, considerată a fi o porțiune parazită a ADN-ului.

Înțelegerea acestei dinamici este o resursă valoroasă pentru comunitatea care studiază sistemele de acționare meiotică.

Un nou studiu, publicat în PLoS Genetics, dezvăluie modul în care o genă din drojdie folosește o strategie otravă-antidot care îi permite funcționarea și probabil că i-a facilitat succesul evolutiv pe termen lung.

Această strategie este un plus important pentru oamenii de știință care studiază sisteme similare, inclusiv pentru echipele care proiectează sisteme de antrenare sintetice pentru controlul dăunătorilor patogeni. Avansarea colectivă și colaborativă în înțelegerea impulsului poate duce într-o zi la eradicarea populațiilor de dăunători ai culturilor sau chiar ai oamenilor în cazul bolilor transmise prin vectori.

„Este destul de periculos pentru un genom să codifice o proteină care are capacitatea de a ucide organismul. Cu toate acestea, înțelegerea biologiei acestor elemente egoiste ne-ar putea ajuta să construim drivere sintetice pentru a modifica populațiile naturale”, a spus dr. SaraH Zanders, potrivit Eurek Alert.

Ce este o genă egoistă?

O genă egoistă este una care se poate răspândi într-o populație la rate mai mari decât majoritatea celorlalte gene, fără a-i aduce beneficii organismului.

Cercetările anterioare de la Zanders Lab au arătat că o genă driver din drojdie, wtf4, produce proteine otrăvitoare capabile să distrugă toți descendenții. Cu toate acestea, pentru perechea de cromozomi a unei celule părinte date, unitatea este realizată atunci când wtf4 se găsește doar pe un singur cromozom. Efectul este o salvare simultană doar a acelor descendenți care moștenesc alela de antrenare, prin administrarea unei doze dintr-o proteină foarte asemănătoare, care contracarează otrava, ca un fel de antidot.

Otravă și antidot

Pe baza acestei munci, studiul, condus de cercetătoarea dr. Nicole Nuckolls și de cercetătoarea predoctorală Ananya Nidamangala Srinivasa, de la Laboratorul Zanders, a descoperit că diferențele din sincronizarea dintre generarea otrăvii și a antidotului, alături de tiparele lor unice de distribuție, sunt fundamentale pentru procesul de răspândire.

Echipa a dezvoltat un model pe care continuă să-l studieze pentru a afla cum acționează otrava pentru a ucide sporul, echivalentul în drojdie al unui ovul uman sau al spermei.

Rezultatele lor indică faptul că proteinele otrăvitoare se adună împreună, putând perturba plierea corectă a altor proteine necesare funcționării celulei. Deoarece gena wtf4 codifică atât otrava, cât și antidotul, antidotul este foarte asemănător ca formă și se grupează împreună cu otrava.

Totuși antidotul are o parte suplimentară care pare să izoleze grupurile de otravă-antidot, aducându-le în coșul de gunoi al celulei, vacuola.

Strategia de supraviețuire folosită de această genă egoistă

Pentru a înțelege modul în care funcționează o genă egoistă în timpul reproducerii, cercetătorii s-au uitat la începutul formării sporilor și au descoperit proteine otrăvitoare exprimate în toți sporii în curs de dezvoltare și în sacul din jurul lor, în timp ce proteina antidot a fost văzută doar în concentrație scăzută în tot sacul. Mai târziu în dezvoltare, antidotul a fost îmbogățit în interiorul sporilor care au moștenit wtf4 de la celula părinte.

Cercetătorii au descoperit că sporii care au moștenit gena driver au produs proteină antidot suplimentară în interiorul sporului pentru a neutraliza otrava și a le asigura supraviețuirea.

Echipa a descoperit, de asemenea, că un anumit comutator molecular care controlează multe alte gene implicate în formarea sporilor controlează și expresia otrăvii, dar nu și a antidotului, din gena wtf4. Comutatorul este esențial pentru reproducerea drojdiei și este indisolubil legat de wtf4, explicând de ce această genă egoistă reuștește atât de bine să evite orice încercare a gazdei de a dezactiva comutatorul.

Pentru ce este util un astfel de studiu?

„Unul dintre motivele pentru care credem că aceste lucruri au supraviețuit atât de mult timp: au folosit această strategie ascunsă de a exploata același comutator esențial care activează reproducerea drojdiei”, a spus Nidamangala Srinivasa.

„Dacă am putea manipula acești paraziți ADN pentru a fi exprimați în țânțari și a conduce distrugerea lor, ar putea fi o modalitate de a controla speciile dăunătoare”, a spus Nuckolls.

Vă recomandăm să citiți și:

Noi indicii despre modul în care se răspândesc celulele canceroase

Cercetătorii tratează o formă de cancer cu țesut uman cultivat în laborator

Cercetătorii au descoperit „trucul” prin care bacteriile evită antibioticele

Sindromul de intestin iritabil ar putea fi o formă de „intoleranță la gravitație”