Această genă „junk” poate fi importantă în dezvoltarea embrionului

Un parazit genetic odată defamat poate fi de fapt esențial pentru supraviețuire.

Embrionii de șoarece au nevoie de acel freeloader genetic – un tip de genă de săritură, sau transpozon, numit LINIA 1 — pentru a continua să se dezvolte peste stadiul de două celule, au raportat cercetătorii în 7 iulie Celulă.

Mulți oameni de știință „acuza că acestea sunt elemente genetice urâte și egoiste” care sar în jurul genomului, producând mutații și făcând ravagii, spune coautorul studiului Miguel Ramalho-Santos, un biolog de dezvoltare și celule stem la Universitatea din California, San Francisco. Dar noua cercetare sugerează că gena de săritură este mai utilă dezvoltării decât se credea anterior.

Transpozonii cu siguranță pot sări în gene și să spargă, iar celulele folosesc numeroase instrumente pentru a preveni ca genele sărituri să facă copii ale ARN și ale proteinelor. Dar, la începutul dezvoltării, LINIA 1 este activat aproape complet, împachetând ARN-ul în celule embrionare, precum și în celulele „germline”, care mai târziu dau naștere la ouă și spermatozoizi.

A avea transpozoni activi care pot sări în jurul unor astfel de celule vitale ar putea fi periculos. „Îmi vine în minte expresia „joaca cu focul”,” spune Ramalho-Santos. În orice caz, embrionii și celulele germinale ar trebui să fie printre celulele cel mai puternic protejate împotriva transpozonilor.

Pentru a vedea ce face gena de săritură în celule, echipa lui Ramalho-Santos a folosit o bucată scurtă de ARN care s-ar putea asocia cu LINIA 1 ARN și provoacă degradarea transpozonului, dezactivând practic gena de săritură. (Cercetătorii nu au putut pur și simplu să elimine LINIA 1 dintr-o celulă; sunt mii de exemplare. Aproximativ 17 la sută din manualul de instrucțiuni genetice umane sau genomul, de exemplu, este format din transpozon.) Fără LINIA 1 ARN, celulele stem embrionare au încetat să producă mai mult din ele însele, iar embrionii de șoarece nu au reușit să treacă peste stadiul de dezvoltare cu două celule.

Oamenii de știință au bănuit de mult că transpozonii sunt importanți pentru dezvoltarea embrionului, dar ideea a fost greu de testat, spune biologul de dezvoltare Todd Macfarlan de la Institutul Național de Sănătate și Dezvoltare Umană Eunice Kennedy Shriver din Bethesda, Maryland. Noua cercetare este una dintre cele mai bune demonstrații de care au nevoie embrionii LINIA 1spune el, arătând că „dacă epuizezi LINIA 1are consecințe.”

În cadrul studiului, echipa a descoperit că copiile ARN ale genei de săritură fac echipă cu două proteine ​​pentru a opri o genă numită Dux. Dux ajută embrionii să ajungă la stadiul de două celule, dar avand prea mult în preajmă poate împiedica embrionii să treacă dincolo de acel stadiu. LINIA 1 și colegii săi de proteine ​​activează, de asemenea, producția de piese cheie din fabricile de producție de proteine ​​numite ribozomi, propun cercetătorii. Stocarea ribozomilor ajută embrionii să producă proteinele necesare pentru ca organismul să continue să crească.

Macfarlan este mai puțin entuziasmat de propunerea echipei de cum LINIA 1 lucrări. De exemplu, cele două proteine ​​care par să colaboreze cu transpozonul sunt notoriu lipicioase și ar putea doar să se aprindă. LINIA 1dar nu ajută de fapt ARN-ul să activeze și să dezactiveze anumite gene, spune el.

Lucrări anterioare ale altor oameni de știință au arătat că genele de săritură au modelat evoluția umană (SN: 27.5.17, str. 22). De exemplu, două proteine ​​care ajută sistemul imunitar să răspundă la noi agenți patogeni au fost inițial proteine ​​transpozon. Și unele rămășițe de transpozon ar fi putut fi responsabile pentru sculptarea diferențelor dintre fețele de cimpanzeu și cele umane.

Dacă LINIA 1 este la fel de crucială pentru dezvoltarea umană precum pare să fie pentru șoareci, este încă o întrebare deschisă, spune Macfarlan.