Hogyan hat a tetrahimene infusoria neme • Daria Spasskaya • Tudományos hírek az "Elemek" -ről • Molekuláris biológia, genetika

Hogy a tetrahimene infusoria a nemet választja?

Ábra. 1. Szexuális folyamatok ciliatesen Tetrahymena thermophilakonfokális mikroszkóppal. Kép a ru-ru.invitrogen.com oldalról

A csillóban Tetrahymena thermophila hét nem Ha be akar lépni a szexuális folyamatra, bármelyik nemű képviselővel megteheti, kivéve őt. A szexuális folyamatból származó sejtek nem öröklik meg a szexet a "szülők" -ből – több lehetőséget választanak véletlenszerűen. Egy csapat tudós az Egyesült Államokból és Kínából részletesen ismertette a ciliates személyes életének ezt a szempontját. Ismeretes, hogy az infúzió mindegyikének két genomja van – egy, a munkavállaló a macrokernelben van, a második pedig a mikrokernelben inaktív formában van tárolva, és genetikai információ cseréjére szolgál. A tudósok azt találták, hogy egy pár szomszédos gén felelős a szexért a makromagban. A mikronukuszban a tetrahimmének az ilyen párok minden variációját, de rövidített formában vannak. A szexuális folyamat után az egyiket a különböző gének egyes részeinek "ragasztásával" egészítik ki, és a többiek megsemmisülnek. Meglepő módon a pár választása véletlenszerűen történik, de nagyon fontos a DNS-fragmensek összeszerelése.

A mikro-világban a "multi-field", vagyis a több mint két nem vagy párosodás jelenléte nem olyan ritka jelenség.Nagyon gyakori a gombák és a protozoák között. A tetrahimén ciliáinak között ő nem a szexuális bajnok; Euplotes 12 van, és az infusoria Stylonychia mytilusegyes jelentések szerint, száz emeleten! Valójában, feltéve, hogy csak a másik nemhez tartozhat, nem jövedelmező, ha csak két nemre van szükség – a lakosságnak csak a fele marad a potenciális szexuális partnerek között. Ha három nem létezik, már 2/3 egyénnel, és így tovább. Így a genetikai sokféleség elérése érdekében hasznos lehet a nemek számának növelése.

Azonban csak egycellás mikroorganizmusok engedhetik meg maguknak – végül is a "nemüket" gyakran egy vagy két jelző fehérjét (feromon) kódoló gén határozza meg, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy megkülönböztessék "saját" és "idegen" módszereiket. A multicelluláris állatokban minden sokkal bonyolultabb – az új genetikai kombinációk megjelenése érdekében különleges szexcellákat (ivarsejteket) kell létrehozni, és minél összetettebb a reprodukciós rendszer, annál több forrást fordítanak a reprodukcióra, annál több korlátozást kínálnak a lehetőségek számára. És miért növeli a genetikai sokféleséget, ha egy multicelluláris szervezet tartalma lehetővé teszi számunkra, hogy ellenálljon a kedvezőtlen körülményeknek.Talán ezért többé-kevésbé magasan szervezett állatok két nemre számítanak. Valójában, hogy tisztázzuk ezt a kérdést – miért van néhány embernek sok, míg másoknak kevésnek kell lenniük -, és a ciliates-szexuális folyamat tanulmányozása segít.

Tetrahymena thermophila – az egyik olyan modellszervezet, amelynek genomját nem sokkal régebben dekódolták (lásd: A gerendák száma a ciliáti genomban ugyanaz, mint az embernél). Az 1950-es évek óta hét különböző típusú párosodás (vagyis "nemek") szerepel, amelyek az 1950-es évek óta ismertek, ám a molekuláris részletek arról, hogy mi és hogyan határozza meg a "szex" -et ismert volt.

Emlékezzünk arra, hogy a ciliumokban a sejtekben két mag van – az egyik (makronucleus vagy macrokernel) egy működő genomot tartalmaz, amely sejtéletet biztosít, a második (micronucleus) generatív, vagyis genetikai információ más sejtekkel történő cseréje. inaktív formában. Általában a ciliates egyszerűen feloszlik (vegetatív módon), de ha éhes idők jönnek, elkezdik a szexuális folyamatot. Ehhez a sejtek részlegesen egyesülnek (konjugátum, lásd 1. ábra), és kicserélik a mikronukleusok felét.Az új mikronukkok új makronucleitokat is létrehoznak, míg a régieket megsemmisítik. A mikronukleuszgenom átalakulása egy működő genomba kiterjedt átrendeződések kísérik a DNS-ben. Részletesebben, ez a folyamat a hírekben olvasható: megfejtett ciliate gén Oxytricha trifallax – 16 000 kromoszóma eukarióta genomja, "Elements", 2013/03/23.

A cikk szerzői a folyóiratban PLOS biológia munkájuk a ciliates személyes életének molekuláris mechanizmusainak tanulmányozását kezdeményezte. Tudták, hogy a macronucleus genomban (pl. Párosodásból) nevezett meglehetősen nagy terület (locus) a tetrakimén padlójára reagál. Kezdetben a tudósok elemezték a matrózus régióban lévő expressziós adatokat (azaz a különböző gének mátrix RNS-einek számát) azon gének keresésére, amelyek normális esetben inaktívak, amikor a ciliátumok vegetatív módon nőnek, de akkor fejeződnek ki, amikor a cumik éhesek és párosodni kezdenek, és találtak pár jelöltet . MTA-nak és MTB-nek nevezték. Kiderült, hogy ha ezek a gének eltávolításra kerülnek a genomtól, a ciliátumok konjugáltsága drámaian csökken, vagyis az MTA és MTB tényleg "párosodó gének". Hasonló pár gént találtunk minden "szex" számára. Úgy tűnik, ezek a gének fehérjéket kódolnak.Mindegyik feltételezett fehérje tartalmaz egy úgynevezett transzmembrán régiót, azaz egy "horgony", amely a fehérjéket a sejtmembránon tartja. A transzmembrán régiók nagyon hasonlóak voltak minden MT-fehérjében, függetlenül a ciliat nemétől.

Az MT-gének eredetét a macronucleusban megismerték, és megpróbálták megkeresni a mikronukleusz-genomban levő szekvenciáikat, és megállapítottam, hogy az aktuális infúziós szexre jellemző MT-gének mellett a mikronukleusz genom génpárokat tartalmaz minden olyan szexváltozat esetében, amelyek egymás után egy lokuszon belül helyezkednek el ( 2. ábra). Azonban kiderült, hogy lerövidülnek – a transzmembrán régiókat kódoló szekvenciák nem voltak. Ezeket a szekvenciákat csak a lokusz peremén található génekben találtuk. Két kérdés merül fel: hogyan van egy kazetta, amely egy adott nemre jellemző gének teljes példányát tartalmazza makromagban összeszerelve, és hol vannak a többiek? ("Kazettán", itt egy pár MT-gént értünk, amelyek egészében léteznek, vagyis a genom átrendeződése alatt párban maradnak.)

Ábra. 2. A genetikai kazetták helyét ábrázoló diagram, amely meghatározza a mirigyek nemét a micronucleusban (felső rész, csíravonal) és a macronucleusban (a kép alján, szomatikus), ebben az esetben a padló VI. Ha a micronucleus genom valamennyi kazettaváltozatot tartalmaz, de rövidített formában (az MTA-TM és MTB-TM transzmembrán régiók nélkül, kikeltés és szürke, illetve), a makronucleus működő genomjában csak egy pár gént maradnak ki, kiegészítve hiányzó DNS-részekkel. IES – belsőleg eltávolított szekvenciák, nem kódoló szekvenciák, amelyeket meg kell vágni. Ábra a tárgyalt cikkből PLOS biológia

A második kérdés kiderült, hogy könnyen válaszolhat. A makrogén ciliátokat különböző nemi változatokért felelős MT gének jelenlétére vizsgálták, és csak azokat a géneket találták meg, amelyek meghatározzák a tényleges szexet. Ez azt jelenti, hogy az összes többi készlet a mikrogén makrogének átalakulásának folyamata során megsemmisül (alternatívaként csak a DNS és a speciális fehérjék kémiai módosításával "csatlakoztathatók", mint az élesztőben (lásd az élesztő bevitelét). , a tetrahimena visszavonhatatlanul választja nemét.

Az első kérdés megválaszolása sokkal nehezebb volt. Miután meghatároztuk a "szülők" és utódaik transzmembrán régióit kódoló szekvenciákat,A tudósok azt sugallják, hogy egy holisztikus kazetta összeszerelése akkor következik be, amikor a DNS lokuszának széléről hiányzó DNS-részek a lelőhelyen lévő rövidített kazettákhoz csatlakoznak (3. Ez lehet homológ rekombináció, vagyis hasonló helyek cseréje, vagy egyszerűen a vágás-ragasztás (a végek úgynevezett nem homológ összekapcsolása) eredménye. Ez megköveteli a szerelés nagy pontosságát, mivel a kötés a gén kódoló régiójában fordul elő és hiba esetén az ilyen génből szintetizált fehérje nem funkcionális. A mikronukleuszban lévő tetrahimenensek bizonyos számú szekvenciát tartalmaznak, amelyeket a makronukleusz (IES – internúan eliminált szekvenciák) vágnak le, de leggyakrabban a nem kódoló DNS szegmensekben helyezkednek el, és amikor kivágnak, az ilyen pontosság nem figyelhető meg.

Ábra. 3. Becsült modell a "szex" kiválasztásánál a macronucleus éréséből mikrokerneltől a szexuális folyamat után. Mindegyik genetikai kazetta hasonló peremterületeket tartalmaz a széle mentén, de csak a lokusz végein található II. És III. Kazetták tartalmazzák a teljes másolatokat. Ez a két kazetta képes cserélni a TM-parcikkeket a lókusz belsejében lévő kazettákkal, miközben maguk is eldobják őket, és a többi résztvevő a teljes körű másolatokat kapja.Ez mindaddig megtörténhet, amíg csak egy kazetta marad (ebben az esetben VI). Ábra a tárgyalt cikkből PLOS biológia

Nem világos, hogy egy pár gén, amely meghatározza a jövőbeli nemét a csilló, esik ki szerelés során véletlenszerűen, mint egy szalagos mérés, vagy valahogy kiválasztott és címkézett szerelés előtt (például a DNS kémiai módosítása) – ez továbbra is látható. Az MTA és MTB gének által kódolt fehérjék funkciói még nem ismertek. Ha ezek a fehérjék a sejtfelszínen fekszenek, amint azt egy transzmembrán régió jelenléte jelzi, valószínûleg a csillók kölcsönös elismeréséhez szükségesek. A legérdekesebb dolog ebben a történetben annak a kérdése, hogy miért van olyan tetraména, mint a hét nem. A legközelebb eső fajok esetében a nemek száma 3-9 között változik. Ha minden alkalommal, amikor a szexet szinte véletlenül választják, és semmilyen módon nem kapcsolódik a "szülők" neméhez, akkor kiderül, hogy a másik nemhez tartozó párosítás nem garantálja a friss gének áramlását – a partner lehet a legközelebbi rokona. És miért van tiltása a nemi képviselő képviselőivel? Valószínűleg a ciliates személyes életében még mindig sok olyan árnyalat van, amelyről a kutatók nem ismertek.

Forrás: Marcella D. Cervantes, Eileen P.Hamilton, Jie Xiong, Michael J. Lawson, Dongxia Yuan, Michalis Hadmangomas, Wei Miao, Eduardo Orias. Csatlakozás és törlés Tetrahymena thermophila // PLoS biológia. 2013. V. 11. P. e1001518. Doi: 10.1371 / journal.pbio.1001518. Cikk nyilvánosan.

Lásd még:
Sujal S. Phadke, Rebecca A. Zufall. Gyengén diverzifikálják a párosodó rendszereket ciliatesben // A Linnean Társaság biológiai folyóirata. 2009. V. 98. P. 187-197. Doi: 10.1111 / j.1095-8312.2009.01250.x.

Daria Spasskaya


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: