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Neuer Typ des Gen-Schalters gefunden im Pilz
Vom Studieren C. albicansWissenschaftler in den USA haben eine überraschende neue Art des Genwechsels entdeckt, die Glaubenssätze herauszufordern scheint, da wir das meiste Wissen über Gene und die Mechanismen, die ihr Verhalten bestimmen, entdeckt haben. Es deutet darauf hin, dass mehr vom Genom Code zur Regulierung der Genexpression enthalten könnte als bisher angenommen.
Alexander Johnson von der Universität von Kalifornien, San Francisco (UCSF), und Kollegen, schreiben über ihre Entdeckung in der Online - Ausgabe des Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften.
Als Wissenschaftler anfingen, die DNA zu entschlüsseln, gab es die Vermutung, dass wir bald alles darüber herausfinden würden, wie sich Gene verhalten. Zuerst wurde angenommen, dass die DNA-Karte zur Herstellung eines Organismus, das "Genom", alle Anweisungen für die Herstellung der Proteine ??enthält, aus denen der Organismus besteht. Und vieles davon war in einem sehr kleinen Teil des Genoms enthalten, und der Rest, wie er war, wurde als "Müll" -DNA behandelt.
Dann entdeckten wir, dass es noch eine weitere Schicht vererbbarer genetischer Informationen gibt, die nicht im Genom enthalten ist, sondern im "Epigenom", das Anweisungen enthält, wie der DNA-Code des Genoms interpretiert werden kann, um Proteine ??herzustellen. Und, Überraschung, Überraschung, ein Teil des Codes für die Epigenomproteine ??wurde entdeckt, um sich in der "Müll" -DNA zu "verstecken".
So haben wir zum Beispiel verstanden, dass die etwa 23.000 Gene im menschlichen Genom, die in allen Zellen unseres Körpers vorkommen, in verschiedenen Geweben und Organen unterschiedlich exprimiert werden, abhängig von den Genregulationsanweisungen im Epigenom. Die Anweisungen werden in Form von verschiedenen Mengen und Kombinationen von Transkriptionsfaktoren gehalten.
Jetzt wissen wir auch, dass Veränderungen in diesen Transkriptionskomponenten zu Krankheiten führen können und dass eine Hauptquelle für Diversität auf unserem Planeten auf der allmählichen Neuverkabelung von Transkriptionsschaltungen über evolutionäre Zeitskalen beruht.
Eine nützliche Methode zur Untersuchung von Transkriptionsfaktoren ist die Beobachtung von einzelligen Organismen wie z Candida albicans. Diese Pilzart residiert typischerweise, ohne im Darm von Menschen und anderen Warmblütern Krankheiten zu verursachen. Aber es kann sich auch manchmal als der am häufigsten vorkommende menschliche Erreger manifestieren, der bei gesunden Menschen eine Vielzahl von Haut- und Weichteilinfektionen hervorruft und bei Menschen mit einem schwachen Immunsystem eine ernsthaftere Erkrankung auslöst.
Der Beitrag, den das Wissen über die Darmflora zum Verständnis menschlicher Krankheiten leisten könnte, wurde kürzlich in einer Studie relativiert, die zeigte, in welchem ??Ausmaß Darmflora-Gene das menschliche Genom in den Schatten stellen.
Durch das Studium spezifischer Merkmale von C. albicans Wissenschaftler können beobachten, wie Veränderungen in der Transkriptionsschaltung zu Unterschieden in Aussehen und Verhalten derselben Spezies führen.
Ein Labor, das studiert hat C. albicans Für eine Weile ist das von Alexander Johnson und seinem Team an der UCSF. Sie untersuchen, wie der Pilz mit Wirtszellen, anderen Mikroben im Darm und wie seine Transkriptionsschaltungen ihn für den Wirt adaptiert haben.
Ein Merkmal, an dem sie besonders interessiert sind, ist ein Prozess, der als "weiß-undurchsichtiges Schalten" bezeichnet wird und der ein wichtiger Mechanismus für C. albicans"Überlebensfähigkeit im Säugetierwirt. Diese Umschaltung, die durch das Epigenom gesteuert wird, erzeugt zwei verschiedene Arten von Zellen aus dem gleichen Genom. Jeder Zelltyp wird für viele Generationen beibehalten, bis etwa alle 10.000 Generationen beim zufälligen Schalten. Die Typen sehen auch anders aus, exprimieren verschiedene Gene und bevorzugen verschiedene Arten von Wirtsgewebe.
Neben der Untersuchung der einzelnen Merkmale der beiden entstehenden Zelltypen haben Johnson und Kollegen auch den Schaltmechanismus selbst untersucht.
Andere wussten bereits, dass fünf Transkriptionsfaktoren das weiß-opake Schalten regulieren. Aber als sie tiefer gruben, stießen sie auf einen, den sie Wor3 (weiß-undurchsichtiger Regler-3) nannten, was ganz anders aussah, und das ist das Thema ihrer neuesten Studie.
Sie fanden Wor3, indem sie nach Genen suchten, die nur in undurchsichtigen Zellen exprimiert wurden, aber eine DNA - Sequenz enthielten, an der einer der fünf bekannten Transkriptionsfaktoren haften konnte (Transkriptionsfaktoren, die im Wesentlichen Proteine ??sind), indem sie an einen bestimmten Teil des Proteins binden Genom, eine bestimmte Sequenz von DNA).
In ihrer Studie erklären sie, wie sie Wor3 in weiße Zellen gebracht haben, so dass sie undurchsichtig wurden, und wenn sie es löschten, blieben undurchsichtige Zellen undurchsichtig, sogar bei Temperaturen, die sie normalerweise weiß machen würden.
"Wir zeigen, dass ektopische Überexpression von Wor3 zu einer Massenkonversion von weißen Zellen in undurchsichtige Zellen führt und dass die Deletion von WOR3 die Stabilität von opaken Zellen bei physiologischen Temperaturen beeinflusst", schreiben sie.
Aber vielleicht das bemerkenswerteste, was sie entdeckt haben, ist, dass Wor3 höchstwahrscheinlich im Vergleich zu den meisten anderen Transkriptionsfaktoren entwickelt wurde.
"Bioinformatische Analysen zeigen, dass die Wor3-Familie in jüngerer Zeit in der Evolution entstanden ist als die meisten zuvor beschriebenen DNA-Bindungsdomänen; sie ist auf eine kleine Anzahl von Pilzen beschränkt, die die wichtigsten pilzlichen Erreger des Menschen enthalten", schreiben sie.
Vielleicht gibt es noch mehr Familien von kürzlich entwickelten Transkriptionsfaktoren, die noch entdeckt werden müssen, der Idee, dass mehr vom Genom tatsächlich für das Epigenom kodiert, Gewicht verliehen wird als wir vorher dachten:
"Diese Beobachtungen zeigen, dass neue Familien von sequenzspezifischen DNA-bindenden Proteinen auf kleine Gruppen beschränkt sein können, und legen nahe, dass aktuelle Annotationen, die auf einer tiefen Konservierung beruhen, den Anteil der Gene, die für Transkriptionsregulatoren kodieren, unterschätzen."
Eine wichtige Botschaft aus dieser Studie ist, dass es noch neue Dinge zu entdecken und zu überraschen gibt, über Gene und ihre Regulierung, und wir sollten niemals davon ausgehen, dass wir alles wissen, egal wie umfangreich dieses Wissen wird.
Geschrieben von Catharine Paddock
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