Wissenschaftler kartieren 1000 molekulare Werkzeuge, die Zellen über den Lebensbaum hinweg gemeinsam haben

Eine riesige neue Studie zeigt, dass über den Baum des Lebens hinweg so unterschiedliche Arten wie Würmer, Mäuse, Menschen und Seeanemonen viele der Proteinmaschinen teilen, die ihren Zellen helfen, zu funktionieren.
Die Forscher fanden heraus, dass Proteinverbände beim Menschen oft identisch mit denen anderer Spezies sind.
Bildnachweis: Jovana Drinkjakovic

Die neue Studie, an der sieben Forschergruppen aus drei Ländern beteiligt sind und die von Forschern der University of Texas (UT) in Austin und der Universität von Toronto in Kanada geleitet wird, wird in der Zeitschrift veröffentlicht Natur. Es ist eine der größten und detailliertesten Forschungsarbeiten über Tiermolekularbiologie, die jemals durchgeführt wurde.

Zellen nutzen komplexe Kombinationen von Proteinen als Werkzeuge, um essentielle Prozesse durchzuführen - zum Beispiel Zellwachstum und -reparatur, Transport und Recycling von Materialien und Signalisierung zwischen Zellen.

Die neue Studie bildet die Aufbauanleitung für fast 1.000 Proteinkomplexe ab, die in Zellen von Spezies identisch sind, die einen breiten Querschnitt des Tierreiches repräsentieren, und zeigt damit ihre gemeinsame Evolution.

Einer der leitenden Autoren Edward Marcotte, Professor für Molekulare Biowissenschaften am UT Austin, sagt:

"Im Wesentlichen konnten wir eine Art Assemblierungsdiagramm erstellen, wie tausende verschiedener Proteine ??zusammenkommen, um ihre richtige Rolle in den Zellen der meisten Tierarten zu erfüllen."

Prof. Marcotte und Kollegen verwendeten Techniken wie Hochdurchsatz-Massenspektrometrie, um Zellproteine ??von Organismen zu untersuchen, die von Schleimpilzen, Hefen, Würmern, Seeigeln und Seeanemonen bis zu Fliegen, Fröschen, Mäusen und Menschen reichen.

Sie verwiesen dann die massenspektrometrischen Daten mit Informationen, die bereits über die Genome dieser Spezies bekannt sind.

Viele Proteinverbände beim Menschen sind mit anderen Spezies identisch

Die Karte beschreibt auch das Netzwerk von Protein-Protein-Wechselwirkungen, die stattfinden, wenn die Proteine ??zusammenkommen, um die Komplexe zu bilden.

Zum Beispiel zeigt es, dass ein Protein, dessen Rolle wir noch nicht kennen, wahrscheinlich an der Reparatur von Schäden in einer Zelle beteiligt ist, wenn es an den bekannten "Heimwerker" -Proteinen der Zelle haftet.

Das ist so, als würde man die Bedienungsanleitung finden, um verschiedene Transformatoren-Spielzeuge aus den Grundbausteinen herzustellen, und nicht nur das, sondern auch, wie man Transformatoren zusammenfügt, um größere herzustellen.

Die Forscher fanden auch heraus, dass Proteinverbände beim Menschen oft identisch mit denen anderer Spezies sind. Zum Beispiel fanden sie, dass identische Proteinkomplexe von Zellen verwendet werden, um den Kopf und das Auge über die verschiedenen Spezies hinweg zu bilden.

Co-Senior-Autor Andrew Emili, Professor für Molekulare Genetik in Toronto, sagt für ihn, dass das Highlight der Studie der schiere Umfang sei:

"Wir haben die Anzahl der bekannten Proteininteraktionen für jede Spezies verdreifacht. So können wir nun über alle Tiere hinweg mit hoher Zuversicht mehr als 1 Million Proteininteraktionen vorhersagen - ein fundamental" großer Schritt ", der die Zielpfosten in Bezug auf Protein-Interaktions-Netzwerke. "

Wenn sogar eine dieser Interaktionen gestört ist oder verloren geht, kann dies zu einer Erkrankung führen. Daher wird die Karte, die Forschern weltweit über Open-Access-Datenbanken zur Verfügung stehen wird, ein leistungsfähiges Werkzeug sein, um die Ursachen von Krankheiten wie Alzheimer, Parkinson und Krebs zu erforschen.

Die Ergebnisse zeigen auch, dass sich Zehntausende von Proteininteraktionen nicht verändert haben, seit die erste Ahnenzelle vor 1 Milliarde Jahren auftauchte - dem gesamten Tierleben auf der Erde voraus.

Prof. Marcotte fasst den Wert der neuen Daten zusammen:

"Dies stärkt nicht nur das, was wir bereits über unsere gemeinsame evolutionäre Abstammung wissen, es hat auch praktische Implikationen, die die Möglichkeit bieten, die genetische Grundlage für eine Vielzahl von Krankheiten und deren Vorkommen in verschiedenen Arten zu untersuchen."

Inzwischen, Medizinische Nachrichten heute kürzlich gelernt, dass Wissenschaftler auch die Genaktivität der ersten Tage eines menschlichen Embryos kartiert haben. Die Studie, veröffentlicht in Naturkommunikationen und unter der Leitung des Karolinska Instituts in Schweden, sollte zu neuen Forschungswegen und Behandlungen für Unfruchtbarkeit und andere Krankheiten führen.

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