2023 Հեղինակ: Sophia Otis | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-05-21 01:49
Համեմատելով օպոսումի և պլատիպուսի գեները՝ Դյուկի համալսարանի բժշկական կենտրոնի հետազոտողները հայտնաբերել են ապացույցներ, որոնք կասկածի տակ են դնում «գենոմային տպագրության» ծագումը. մի գործընթաց, որով գենի արտահայտությունը ղեկավարվում է միայն այն բանով, որով ծնողը նվիրաբերել է գենի պատճենը:, այլ ոչ թե Մենդելյան գենետիկայի դասական օրենքներով, որոնցում գեները կա՛մ գերիշխող են, կա՛մ ռեցեսիվ: Գտածոները նաև լուծում են կաթնասունների էվոլյուցիոն ծառի կառուցվածքի հետ կապված հարցերը և կարող են դուռ բացել քաղցկեղածին նյութերի ավելի լավ գնահատման համար:
Գենոմային տպագրության էվոլյուցիայի տեսությունը պնդում է, որ տպագրված գեները, որոնք սովորաբար կապված են աճի և զարգացման հետ, ներկայացնում են գենետիկ «սեռերի ճակատամարտ»՝ մրցակցություն հայրական կողմից տպագրված գեների միջև, որոնք հանգեցնում են պտղի աճի և աճի: մայրական կողմից դրոշմված գեներ, որոնք սահմանափակում են աճը՝ խնայելով սննդանյութերը հենց մոր համար: Համաձայն այս տեսության, պտղի զարգացման երկար փուլ չունեցող կենդանիները, ինչպիսիք են մարսուալները, որոնց նորածինները թողնում են արգանդը դեռ սաղմնային վիճակում և զարգանում արտաքին պարկերում, և ձու ածող մոնոտրեմները՝ կաթնասունների ամենապրիմիտիվ կարգը, չպետք է տպագրվեն:.
Սակայն Molecular Cell ամսագրի ապրիլի 21-ի համարում ասպիրանտ Քիթ Կիլիանի և գլխավոր հետազոտող Ռենդի Ջիրթլի գլխավորած հետազոտական թիմը հայտնում է, որ M6P/IGF2R կոչվող որոշակի գենը դրոշմված է մարսուալ օպոսումում, սակայն. ոչ թե պլատիպուսում, մոնոտրեմ: Մինչ այժմ նման պարզունակ կաթնասունների մոտ տպագրված գեները չեն հետազոտվել։«Այս բացահայտումը ենթադրում է, որ M6P/IGF2R տպագրությունը զարգացել է շատ ավելի հեռու, քան մենք կարծում էինք՝ պրեկուրսոր կենդանու մեջ, որը գտնվում է ներկայումս մոնոտրեմների և մարսուալների միջև», - ասաց Ջիրթլը: Նա ճառագայթային ուռուցքաբանության պրոֆեսոր է և Դյուկի համալսարանի բժշկական կենտրոնի պաթոլոգիայի դոցենտ և Դյուկի համապարփակ քաղցկեղի կենտրոնի անդամ:
M6P/IGF2R գենը կոդավորում է ընկալիչի համար մեկ այլ մոլեկուլ, որը կոչվում է «ինսուլինանման աճի գործոն 2» (IGF2), որի գենը նույնպես դրոշմված է շատ կաթնասունների մեջ: Երկու գեներն էլ մասնակցում են աճին, բայց տպված M6P/IGF2R-ն արտահայտվում է մայրական, մինչդեռ IGF2-ը՝ հայրական ձևով:
Հետազոտողների այն բացահայտումը, որ M6P/IGF2R-ը դրոշմված է օպոսումում, բայց ոչ պլատիպուսում, հաստատում է այն միտքը, որ տպագրությունը պայմանավորված է «սեռերի ճակատամարտով», սակայն առաջնային պահանջը կարծես մրցակցությունն է։ գոյատևումը երիտասարդների շրջանում, այլ ոչ թե պտղի զարգացման երկար ժամանակաշրջանը: «Երիտասարդ օպոսումները պետք է սողան, որպեսզի հասնեն տոպրակին և ամրացնեն դրա վրա, և դա համահունչ է սեռերի պայքարին՝ սննդանյութերի տեղաբաշխման համար՝ որպես դրոշմված գեների պատճառ», - ասում է Jirtle-ը:«Օպոսումի համար դա բառացիորեն կյանքի մրցավազք է: Բայց քանի որ օպոսումի հղիության ժամկետը ընդամենը 13 օր է, պտղի զարգացման երկար փուլը պարտադիր չէ, որպեսզի պրինտինգ առաջանա»: Ի տարբերություն քոթոթների կամ խոճկորների, երբ նորածին օպոսումը կպչում է մոր խուլը, նրանք չեն կարող բաց թողնել, քանի դեռ այնքան մեծ չեն, որ բացեն իրենց բերանը: Քանի որ մեկ աղբում կա ընդամենը մեկ տասնյակ խուլ մինչև 50 երեխայի համար, մրցակցությունը կարևոր է: Որքան արագ կարող է մագլցել օպոսումի ձագը, այնքան մեծ է նրա գոյատևման հավանականությունը, և այնքան ավելի հավանական է, որ նրա գեները փոխանցվեն: Մյուս կողմից, երիտասարդ պլատիպուսի կողմից ակտիվ մրցակցություն չկա:
Թեև գեների գոյատևումն ապահովելու մրցակցությունը կարող է բացատրել, թե ինչու առաջին անգամ պրինտինգը զարգացավ մարսապների համար, այն չի պատասխանում, թե ինչու են տպագրված գեները դեռևս գոյություն ունեն բարձրակարգ կաթնասունների, օրինակ՝ մարդկանց մոտ: Ստորին կաթնասունների մոտ սերունդների մեկ խումբը կարող է ծնվել մեկից ավելի արուների կողմից, բայց բարձրակարգ կաթնասունների մոտ դա շատ քիչ հավանական է, ինչը անհարկի է դարձնում սերունդների միջև մրցակցությունը՝ իրենց հայրերի գեները ավազանում պահելու համար:«Մոտ 30 տպագրված գեներ հայտնի են, բայց դրանք կարող են լինել մինչև 500: Մենք չգիտենք, թե արդյոք մարդկանց անհրաժեշտ են այդ տպագրված գեները, թե՞ մենք լավ կլինեինք առանց դրանց», - ասաց Ջիրթլը: «Այնուամենայնիվ, մենք ունենք դրանք և նրանց սահմանափակ արտահայտման արդյունքում դառնում են զարգացման հիվանդությունների և քաղցկեղի թիրախ։ Եթե ինչ-որ բան պատահի տպագրված գենի ֆունկցիոնալ պատճենի հետ, ապա այլ գեների նման կրկնօրինակում չկա: «Սրանք մեծ մասամբ աճը խթանող և աճը խոչընդոտող գեներ են», - բացատրեց Ջիրթլը: «Եթե հավասարակշռությունը փոխվի, դուք կարող եք կորցնել ուռուցքը ճնշող գենը կամ միացնել օնկոգենը»:
Իրականում, IGF2-ի և M6P/IGF2R-ի մուտացիաները կարծես վաղ փուլեր են քաղցկեղի լայն տեսականիում, ասում են գիտնականները: Շատ ուռուցքների դեպքում աճը խթանող IGF2-ի երկու պատճեններն էլ միացված են, չնայած գենը դրոշմված է մարդկանց մեջ: M6P/IGF2R-ի համար, որը դրոշմված չէ մարդկանց մեջ, երկու պատճենները սովորաբար գործում են: Այնուամենայնիվ, մարդու լյարդի քաղցկեղի ավելի քան 60 տոկոսի, կրծքագեղձի քաղցկեղի 30 տոկոսի և թոքերի քաղցկեղի 50 տոկոսի դեպքում աճը ճնշող այս գենի առնվազն մեկ օրինակը չի գործում:
Քանի որ մարդիկ ունեն երկու գործող M6P/IGF2R գեն, բայց մկներն ունեն միայն մեկը՝ տպագրության պատճառով, խելամիտ է կարծել, որ մարդիկ պետք է ավելի դիմացկուն լինեն քաղցկեղ առաջացնող գործակալների նկատմամբ: Հենց հիմա, սակայն, հնարավոր քաղցկեղածին նյութերը փորձարկվում են մկների վրա։ Jirtle-ը և Killian-ը ցանկանում են ստեղծել «ավելի լավ» մկնիկ՝ մեկը M6P/IGF2R-ի երկու աշխատանքային օրինակով, որը կարող է ավելի լավ արտացոլել մարդու զգայունությունը քաղցկեղ առաջացնող գործակալների նկատմամբ:
Հետազոտության ևս մեկ բացահայտում պետք է օգնի նրանց պարզել, թե ինչպես կարելի է միացնել մկնիկի լուռ M6P/IGF2R գենը: Մինչ այլ հետազոտողներ հայտնել են, որ հայտնաբերել են ԴՆԹ-ի այն հատվածը, որը վերահսկում է M6P/IGF2R-ի տպագրությունը մկների մեջ, այս ամբողջ շրջանը բացակայում էր օպոսումում: Քանի որ Կիլիանը չի կասկածում, որ գենը, որը նրանք կլոնավորել են օպոսումում, իրականում M6P/IGF2R-ի նույնաբանությունն է, ներկայիս բացահայտումը, հավանաբար, նշանակում է, որ իրական վերահսկող շրջանը դեռևս պետք է գտնվի: «Առաջարկվող վերահսկիչ տարրը օպոսումում չկա», - բացատրեց Ջիրթլը:«Կամ օպոսումն ունի բոլորովին այլ, եզակի և դեռևս չբացահայտված մեխանիզմ այս գենի տպագրությունը վերահսկելու համար, կամ մկնիկի առաջարկված շրջանը իրական վերահսկող շրջանը չէ»: Եթե նրանք կարողանան գտնել օպոսումի այն հատվածը, որը միացնում և անջատում է տպված գեները, և եթե նրանք կարողանան գտնել այդ հատվածը մկնիկի մեջ, ապա հետազոտողները կարող են պոտենցիալ մկների շտամ ստեղծել, որոնք չեն կարող տպել M6P/IGF2R գենը: Եթե այդպես է, նրանք կգտնեն իրենց ավելի լավ մկնիկը:
Գիտնականների կողմից տպագրության ուսումնասիրությունները նույնպես կարևոր հետևանքներ ունեն կաթնասունների էվոլյուցիոն ծառը հասկանալու համար, ասաց Ջիրթլը: Օպոսումում տպագրված գեների առկայությունը, բայց ոչ պլատիպուսում, հուշում է, որ մարսուալներն ավելի սերտորեն կապված են էվթերյանների հետ, ինչը կոչվում է կաթնասունների, որոնց սերունդները զարգանում են արգանդում, քան մոնոտրեմների հետ: Այս հարաբերությունը աջակցում է կաթնասունների էվոլյուցիոն ծառի առաջարկված տարբերակին, որտեղ մոնոտրեմները ճյուղավորվում էին հիմնական էվոլյուցիոն բունից մինչև մարսափիլները. այլ ոչ թե մեկ այլ տարբերակ, որը մարսուալներին և մոնոտրեմներին տեղադրում է որպես երկու ճյուղ մեկ ճյուղի վրա:Որպեսզի երկրորդ առաջարկված էվոլյուցիոն ծառը ճիշտ լիներ, հաշվի առնելով ներկայիս բացահայտումը, տպագրությունը պետք է զարգանար երկու անգամ՝ մեկ անգամ մարսուփի ճյուղի վրա և կրկին էվթերիական ճյուղի վրա, մի գործընթացում, որը կոչվում է կոնվերգենտ էվոլյուցիա: Դա շատ քիչ հավանական է, ասում են գիտնականները:
Jirtle-ը և Killian-ը նաև ասում են, որ գտածոները ցույց են տալիս պարզունակ կաթնասունների օգտագործման վավերականությունը գեների էվոլյուցիայի և գործառույթի մասին իմանալու համար: «Marsupials-ը կարող է կարևոր գործիք լինել գենետիկան և տպագրությունը հասկանալու համար», - ասում է MD/PhD թեկնածու Կիլիանը: «Մկները և մարդիկ չափազանց սերտ կապված են՝ որոշ էվոլյուցիոն զարգացումներ պատահական իրադարձություններից տարբերելու համար»:
Թղթի համահեղինակներն են Ջեյմս Ջիրթլը Դյուկի համալսարանի բժշկական կենտրոնից, Ջեյմս Բիրդը և Ռիչարդ Մակդոնալդը Նեբրասկայի համալսարանի բժշկական կենտրոնից, Բարի Մունդեյը Թասմանիայի համալսարանից (Ավստրալիա) և Մայքլ Ստոսկոպֆը Հյուսիսային Կարոլինայից: Պետական Համալսարան.
Լրացուցիչ տեղեկություններ գենոմային տպագրության մասին կարելի է գտնել ինտերնետում
