Mokslininkai iš Kalifornijos universiteto Santa Kruze išsprendė senovės genetinę paslaptį. Ji
Kas yra intronai?
Intronai yra nekoduojančios DNR segmentaikuri turi būti pašalinta iš genetinio kodo, kad būtų galima išversti baltymų kūrimo procese. Tai senovinis bruožas, aptinkamas visame eukariotų gyvenime – daugybė organizmų, apimančių visus gyvūnus, augalus, grybus ir pirmuonius. Tačiau jo nėra prokariotų, pavyzdžiui, bakterijų, genomuose. Skirtingų rūšių genomuose aptinkamų intronų skaičius labai skiriasi, net ir tarp artimai susijusių.
Kodėl jie svarbūs?
Intronai yra svarbūs, nes jie suteikiaalternatyvaus sujungimo galimybė. Tai procesas, kai iš RNR molekulių pašalinamos tam tikros nukleotidų sekos ir sujungiamos sekos, kurios lieka „brandžioje“ molekulėje RNR apdorojimo metu.
Savo ruožtu tai leidžia vieną genąkoduoja kelis nuorašus ir todėl atlieka sudėtingas korinio ryšio funkcijas. Intronai taip pat gali turėti įtakos genų ekspresijai – greičiui, kuriuo genai įjungiami, kad susidarytų baltymai ir kitos nekoduojančios RNR. Galiausiai jie turi neutralų ar net šiek tiek neigiamą poveikį rūšims, kuriose jie egzistuoja. Ir todėl.
Sraigtinės DNR molekulės dvejetainis kodas. Šaltinis: en.freepik.com
Kai intronai sujungiami neteisingai, genas, kuriame jie gyvena, kartais pažeidžiamas ir netgi žūva. Tokie sujungimo „praleisti įvykiai“ yra atsakingi už kai kurias vėžio rūšis.
Kas yra biologijos paslaptis?
Viena iš pagrindinių šiuolaikinio paslapčiųbiologija siejama būtent su intronų kilme. Mokslininkus glumina tai, kad skirtingų, net glaudžiai susijusių rūšių genomuose randamų intronų skaičius labai skiriasi. Be to, paprastai introno sekos ilgis yra 10–100 kartų didesnis už koduojančių DNR sekų ilgį. Šio introno sprogimo priežastis taip pat nebuvo žinoma.
Ką padarė mokslininkai?
Kaip naujo atlikto tyrimo dalisKalifornijos universiteto Santa Kruze bendradarbiai ir paskelbti žurnale Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) mokslininkai išsiaiškino, iš kur kilę intronai. Mokslininkai teigia, kad jų šaltinis yra introneriai.
Ir kas tai yra?
Introneriai yra neseniai atrastimobilaus genomo elementų tipas, galintis daugintis ir judėti išilgai DNR. Pasak autorių, jie taip pat yra vienintelis patikimas paaiškinimas įvykiams, kai vienos rūšies genome, atrodo, vienu metu atsirado tūkstančiai intronų.
Ką sužinojo mokslininkai?
Biologai ištyrė 3325 eukariotų genomusrūšių, kad išsiaiškintumėte, kaip paplitę intronai ir kuriose rūšių grupėse jie dažniausiai pasitaiko. Iš viso jie rado 27 563 intronerius 175 rūšių genomuose. Tai yra 5,2% tirtų mėginių. Mokslininkai mano, kad tai įrodo intronų dalyvavimą intronų kilme, nes pirmieji buvo nustatyti visose rūšyse nuo gyvūnų iki vienaląsčių organizmų, kurių bendras protėvis gyveno daugiau nei prieš 1,7 mlrd.
Be to, paaiškėjo, kad introneriai susitinkajūrų organizmuose 6,5 karto dažniau nei sausumos rūšyse. Preliminariais vertinimais, taip yra dėl horizontalaus genų perdavimo. Šio proceso metu genai perduodami iš vienos rūšies į kitą. Tačiau vertikalaus perdavimo metu genai perduodami iš tėvų palikuonims.
Be to, rūšyse buvo rasta daugiau introneriųgrybai, kurie taip pat turi didesnį horizontalaus genų perdavimo greitį. Tai dar labiau patvirtina mintį, kad šis reiškinys prisideda prie itronerių skaičiaus padidėjimo.
Apskritai, rūšių, kuriose jie aptinkami, įvairovė rodo, kad introneriai yra pagrindinis ir gausiausias intronų šaltinis gyvybės medyje.
Kodėl tai taip svarbu?
Nauji tyrimai meta iššūkįišsamios genomo evoliucijos teorijos: būtent tai, kas lemia eukariotų genomo sudėtingumą. Manoma, kad tam tikru evoliucijos momentu daugelio rūšių populiacijos dydis buvo mažas. Tai reiškia, kad labai nedaug šios rūšies organizmų susilaukė palikuonių, kad sukurtų kitą kartą.Tai leido genome kauptis elementams, kurie, kaip žinoma, turėjo nedidelį neigiamą poveikį populiacijai.
Daugiakampės DNR koncepcija. Šaltinis: en.freepik.com
Vadovaudamiesi šia teorija, itroners iš neutralusiki švelniai kenksmingi, dažniau pasitaiko populiacijose, kurių mažesni „veiksmingumo rodikliai“. Tačiau mokslininkai atrado ką kita. Pavyzdžiui, „Symbiodinium“ gauna daugiausiai intronų tarp „apklaustųjų“. Galų gale, tai yra protistas, kurio populiacija yra didesnė nei žmonių, sausumos augalų ir kitų bestuburių.
Kokia esmė?
Nauji tyrimai taip pat rodo sudėtingumąkyla ne dėl adaptacijos, kurią sukuria pats genomas, o kaip atsakas į konfliktą, kurį sukelia įsiveržęs perkeliamas elementas – introneris – jam bandant daugintis. Kadangi introniai ir kiti elementai kovoja už išlikimą ir atkaklumą, šis konfliktas veda prie genomo sudėtingumas.
Dėl to tyrėjai padarė išvadą, kadintroneriai nebūtinai tiesiogiai lemia žemesnę išraišką. Tačiau mažiau išreikšti genai turi didesnį toleranciją elementui, kuris gali turėti jiems neigiamą poveikį. Taip yra todėl, kad jie yra mažiau svarbūs rūšies išlikimui.
Skaityti daugiau:
Netrukus Žemę užklups magnetinė audra
Pagrindinis Mėnulio misijos pavojus pavadintas „Artemis“
Atskleidžiama tikroji mumifikacijos prasmė: visą tą laiką mokslininkai klydo