kozmos.hr
Znanost

Novi način na koji DNK može stvarati nove gene iz ničega

objavljeno

Znanstvenici su došli do otkrića kako naša DNK koristi genetički mehanizam ubrzanog prilagođavanja za stvaranje novih gena, odgovarajući na promjene u našem okruženju.

U sklopu istraživanja grešaka u replikaciji DNK, tim sa Sveučilišta u Helsinkiju otkrio je da određene mutacije mogu stvoriti palindromske sekvence, koje se jednako čitaju unatrag i unaprijed. Ove sekvence, pod određenim uvjetima, mogu evoluirati u gene mikroRNA (miRNA).

Ovi mali geni imaju ključnu ulogu u regulaciji drugih gena. Dok su mnogi miRNA geni prisutni dugi niz evolucijske povijesti, u nekim skupinama, kao što su primati, zabilježena je pojava novih miRNA gena.

“Heli Mönttinen, bioinformatičar i prvi autor studije, ističe da je pojava novih gena iz temeljnog DNK materijala dugo intrigirala istraživače.

“Istraživački tim sada predstavlja sofisticiran model evolucije RNA gena.”

Metoda stvaranja gena putem prebacivanjem mutacijskih predloška (ili na Engleskom template-switching mutations – TSM) pokazuje se iznimno učinkovitom. Ovaj proces stvaranja miRNA je znatno brži od evolucijskog razvoja novih funkcionalnih proteina.

“Ari Löytynoja, voditelj projekta i bioinformatičar, objašnjava da se DNK kopira bazni par po bazni par, gdje su mutacije obično pojedinačne pogreške, slično tipkarskim pogreškama na laptopu.

“Posebno su se fokusirali na mehanizme koji stvaraju veće pogreške, analogno kopiranju teksta iz drugačijeg konteksta, pritom stvarajući palindrom.”

Važnost mikroRNA

Za funkcionalnost RNA molekula ključni su ponavljajući nizovi baza. Istraživački tim se usmjerio na gene mikroRNA, koji se sastoje od otprilike 22 bazna para.

Međutim, za gene mikroRNA šanse da slučajne mutacije baznih parova formiraju palindromske sekvence su iznimno male.

Mikko Frilander, biotehnolog, pojašnjava da “u RNA molekuli, baze susjednih palindroma mogu formirati strukture slične ukosnici, što je ključno za njihovu funkciju.”

Analizirajući kompletne genome primata i sisavaca, tim je koristeći specijalizirani računalni algoritam identificirao vrste s parom mikroRNA palindroma.

“Mönttinen objašnjava da detaljno modeliranje povijesti pokazuje da se cijeli palindromi stvaraju pojedinačnim mutacijama.”

Dijagram ilustrira proces: kada replikacija DNK naiđe na mutaciju ili pogrešan bazni par, prelazi na susjedni predložak i replicira unatrag. Vraćanjem na originalni predložak stvara se mali palindrom koji može formirati ukosnicu.

Ovaj mehanizam omogućava stvaranje savršene strukture u DNK za novi miRNA gen iz jednog mutacijskog događaja, što je mnogo učinkovitije od postupnih promjena.

U obiteljskom stablu primata identificirano je preko 6.000 ovih struktura, što ukazuje na mogućnost razvoja najmanje 18 novih miRNA gena kod ljudi. To predstavlja 26 posto svih miRNA gena koji su se razvili od pojave primata.

Ovi rezultati, koji obuhvaćaju različite evolucijske linije, ukazuju na univerzalan mehanizam stvaranja miRNA gena, primjenjiv i na druge RNA gene i molekule.

Neki TSM povezani sa miRNA genima već pokazuju funkcionalnu važnost, poput hsa-mir-576 koji utječe na antivirusni odgovor kod primata.

Autore radova posebno intrigira činjenica da mnoge TSM varijante, sposobne postati miRNA geni, kruže među ljudskim populacijama, što ukazuje na aktivnost ovog procesa u oblikovanju naših genoma u ovom trenutku.

Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram –t.me/kozmoshr

Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.

Pratite Kozmos na Google Vijestima.

CroCube