Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Leter du etter spytt for å få innblikk i evolusjonen

Anonim

Det er ikke nødvendig å gjenoppfinne det genetiske hjulet.

annonse


Det er en leksjon av en ny studie som ser på spytt av mennesker, gorillaer, orangutanger, makaques og afrikanske grønne apekatter for innsikt i evolusjon.

Forskningen, publisert 25. august i Scientific Reports, undersøkte et gen som heter MUC7 som forteller kroppen hvordan man lager et spyttprotein med samme navn. Proteinet, som er langt og tynt, danner ryggraden i et flaskebørsteformet molekyl som bidrar til å spytte sin slimete, klissete konsistens.

Studien viste at i MUC7-genet ble instruksjoner for å bygge viktige komponenter i flaskebørsten gjentatt flere ganger i hver av de fem primater som ble studert. Gorillas hadde de minste kopier av denne informasjonen (4-5), mens afrikanske grønne aper hadde mest (11-12). Mennesker falt et sted i mellom, med 5-6.

Gjennom en grundig analyse av MUC7s evolusjonære historie konkluderte forskerne at det å ha mange eksemplarer av de gjentatte instruksjonene trolig ga en evolusjonær fordel til primater - muligens ved å øke viktige egenskaper ved spytt, slik som smøreevne og kanskje enda viktigere, dens evne til å binde til mikrober (en evne som kan bidra til å bekjempe sykdom).

Takeaway-leksjonen?

Evolusjon kan favorisere utvidelsen av prøvde og sanne genetiske verktøy, i tillegg til utviklingen av helt nye, sier universitetet i Buffalobiologen Omer Gokcumen, som ledet studien sammen med Stefan Ruhl, en spytforsker i UBs muntlige biologiske avdeling.

"Du trenger ikke alltid å oppfinne et nytt verktøy, " sier Gokcumen, PhD, assisterende professor i biovitenskap ved UB. "Noen ganger trenger du bare å forsterke verktøyet du allerede har."

I tilfelle av MUC7 resulterte gjentatte viktige genetiske instruksjoner om og om igjen i lengre tettere proteiner, som sannsynligvis er bedre å utføre to beskyttelsesoppgaver: smøring av munnen - noe som letter å snakke, tygge og andre vitale funksjoner - og låse på mikrober, en handling som antas å fremskynde fjerning av sykdomsfremkallende patogener fra munnhulen.

Utviklingen av MUC7

De genetiske instruksjonene som gjentas innen MUC7 genet er hva forskere kaller tandem gjentakelser - korte strenger av DNA funnet flere ganger inne i genet.

Den nye studien viser at da primater utviklet seg, endret DNA'et i sine MUC7-tandem-gjentakelser noen ganger på steder (en normal del av evolusjonen).

Men det genetiske materialet forblir det samme på en nøkkel måte: Stykker av DNA som fortalte kroppen hvordan man lager aminosyrene serin og treonin, to viktige byggeklosser i flaskebørsten, fortsatte i alle primater. Veiledningene for å lage serin og treonin ble funnet på samme sted i tandem gjentakelser på tvers av mennesker, gorillaer, orangutanger, makaques og afrikanske grønne aper.

Sannsynligheten for at dette skjer tilfeldig er liten, noe som tyder på at disse genetiske sekvensene ga en evolusjonerende fordel for sine verter, sier Gokcumen.

Denne hypotesen styrkes av den avgjørende rolle som serin og treonin spiller i MUC7-proteinets funksjon. Innenfor MUC7 virker de to forbindelsene som forankringspunkter for sukkermolekyler, som stikker ut fra proteinhjernen som børster av børste. Det er disse børster som utfører den viktige oppgaven med å binde til mikrober.

Forskningen belyser hvordan tandem-gjentakelser kan fungere som modulære byggeklosser for rask evolusjonær tilpasning.

"Tandem-gjentakelser kan være en viktig måte at mange forskjellige gener i genomet raskt tilpasser seg deres omgivelser, " sier Duo "Erica" ​​Xu, studiens første forfatter og doktorgradsstudent i biovitenskap i UB College of Arts and Sciences.

Forskningen bygger på det banebrytende arbeidet til forskere i UBs orale biologi-avdeling, som oppdaget MUC7-proteinet for mer enn 30 år siden og sekvenserte MUC7-genet, sier Ruhl, professor i samme avdeling, som er en del av UB School of Dental Medisin.

"Spytt er en viktig kroppsvæske som lenge har vært underappreciated av den vanlige biomedisinske vitenskapen, sier Ruhl. "Det er utrolig å se forskningen om MUC7 ta igjen med moderne teknologi. I de neste årene forventer vi å lære mye mer om viktigheten av spytt for menneskers helse gjennom slike tverrfaglige studier med evolusjonære genetikere."

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av University at Buffalo . Original skrevet av Charlotte Hsu. Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Duo Xu, Pavlos Pavlidis, Supaporn Thamadilok, Emilie Redwood, Sara Fox, Ran Blekhman, Stefan Ruhl, Omer Gokcumen. Nylig utvikling av spyttmucin MUC7 . Vitenskapelige rapporter, 2016; 6: 31791 DOI: 10, 1038 / srep31791