Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Gamle genetiske mutasjoner bidrar til å forklare opprinnelsen til enkelte menneskelige organer

Anonim

En nøytral genetisk mutasjon - et fluke i den evolusjonære prosessen som ikke hadde noen tilsynelatende biologisk formål - som dukket opp over 700 millioner år siden i biologisk evolusjon, kan bidra til å forklare opprinnelsen til komplekse organer og strukturer hos mennesker og andre vertebrater, ifølge en Artikkel utgitt i Nature Communications av et team ledet av CRGs gruppeleder Manuel Irimia, Universitetsprofessor Jordi García-Fernàndez, Biologisk fakultet og Institutt for biomedisin ved Universitetet i Barcelona (IBUB), og Maria Ina Arnone (Anton Dohrn Zoological Stasjon, Italia).

annonse


Spesifikt påvirket denne mutasjonen, som sannsynligvis fant sted veldig tidlig i utviklingen etter separasjonen av vår gruppe fra sjøanemoner, et gen av familien Fgfr (fibroblastvekstfaktorreceptorer). Merkelig, denne genetiske forandringen utløste millioner av år senere forbindelsen mellom to genregulatoriske nettverk (de som kontrolleres av ESRP og Fgfr), som ble nøkkelen til opprinnelsen til mange vertebratorganer og strukturer (lunger, forben og indre øre).

Naturkommunikasjonsartikkelen, hvis hovedforfatter er Demian Burguera (CRG og UB-IBUB), tok sin tilnærming fra feltet evolusjonær utviklingsbiologi (evo-devo). Dette er et relativt nytt paradigme i evolutionsstudiet som fokuserer på å sammenligne den embryonale utviklingen av flere levende vesener for å forstå hvordan deres voksenformer har endret seg og gir anledning til nye arter.

Fra tilfeldige mutasjoner til dannelse av organer i vertebrater

Et gen kan kode for forskjellige proteiner - med varierende funksjonalitet - gjennom den genetiske mekanismen for alternativ spleising (kutting og gjeninnføring av gener). I noen humane celletyper styres denne prosessen av en familie av regulatoriske proteiner kalt ESRP. De fungerer som en molekylær bryter: når disse regulatoriske proteiner er til stede, genererer en gruppe gener involvert i morfogenese og celle-celle-interaksjoner spesifikke proteinvarianter; Når de er fraværende, produseres forskjellige proteinvarianter. Og denne molekylære bryteren kontrollerer hvordan cellene oppfører seg og samhandler med sine naboer under embryonisk utvikling. Den evolusjonerende betydningen av denne mekanismen var imidlertid ukjent.

"Vi har studert funksjonene til ESRP-gener under embryogenesen til ulike dyr. Våre resultater antyder at disse generene var en del av et gammelt genetisk maskineri, delt av dyr så forskjellige som fisk, sjøkyllinger og oss selv, som styrer integrasjonen av visse celler Dette er et grunnleggende trinn i dannelsen av noen organer, og det er omvendt av en prosess som er sentral for kreftmetastase, hvorved celler forlater svulsten for å kolonisere andre deler av kroppen, forklarer Manuel Irimia, gruppeleder ved Center for Genomic Regulation (CRG).

Artikkelen som er publisert i Nature Communications viser hvordan de samme regulatoriske generene har blitt brukt til å generere forskjellige organer og biologiske strukturer i levende vesener under utviklingsprosessen. I samme måte beskriver artikkelen hvordan en sjanse "feil" - en tilsynelatende meningsløs mutasjon som fant sted over 700 millioner år siden - ble den molekylære driveren for komplekse morfologiske utviklinger hos en rekke vertebrater (inkludert menneskelige arter).

"Det mest utrolige resultatet av arbeidet er tydeligvis beviset på hvor viktig serendipitet er for evolusjon. Det er overraskende å finne at et enkelt gen (ESRP) gjennom sin forfedre biologiske rolle (celleadhærens og motilitet) har vært brukt gjennom hele dyreskala for svært forskjellige formål: fra immunsystemet til ekkoarmen til lepper, lunger eller indre ører av mennesker, sier professor Jordi Garcia-Fernàndez, ved Universitetet i Barcelonas institutt for genetikk, mikrobiologi og statistikk og IBUB.

"Den nye oppdagelsen bekrefter hvor allsidig biologisk utvikling er: Det samme fundamentet og genverktøyene kan brukes til å bygge en trehytte eller en skyskraper, avslutter professor Garcia-Fernàndez.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Center for Genomic Regulation . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Demian Burguera, Yamile Marquez, Claudia Racioppi, Jon Permanyer, Antonio Torres-Méndez, Rosaria Esposito, Beatriz Albuixech-Crespo, Lucía Fanlo, Ylenia D'Agostino, Andre Gohr, Enrique Navas-Perez, Ana Riesgo, Claudia Cuomo, Giovanna Benvenuto, Lionel A. Christiaen, Elisa Martí, Salvatore D'Aniello, Antonietta Spagnuolo, Filomena Ristoratore, Maria Ina Arnone, Jordi Garcia-Fernández, Manuel Irimia. Evolusjonær rekruttering av fleksible Esrp-avhengige splitsingsprogrammer i ulike embryonale morfogenetiske prosesser . Naturkommunikasjon, 2017; 8 (1) DOI: 10, 1038 / s41467-017-01961-y