Naukowcy z Instytutu Nauk Przyrodniczych na Uniwersytecie Michigan i Instytutu Medycznego Howarda Hughesa zidentyfikowali, w jaki sposób satelitarne DNA, uważane za „śmieciowe”, odgrywa kluczową rolę w tworzeniu genomu. Odkrycia opublikowane w czasopiśmie eLife pokazują, że śmieci genetyczne odgrywają istotną rolę w zapewnianiu prawidłowego umiejscowienia chromosomów w jądrze komórkowym, co ma zasadnicze znaczenie dla przetrwania komórki. Wydaje się, że ta funkcja została zachowana u wielu gatunków.
Dlaczego potrzebne jest śmieciowe DNA?
Pericentromeryczny satelitarny DNA składa się z bardzo prostej i często powtarzalnej sekwencji kodu genetycznego. I chociaż stanowi znaczną część naszego genomu, satelitarne DNA nie zawiera żadnych konkretnych instrukcji dotyczących tworzenia konkretnych białek. Ponadto uważano, że jego powtarzalność sprawia, że genom jest mniej stabilny i bardziej podatny na uszkodzenia lub choroby. Do niedawna naukowcy uważali, że „śmieciowe” lub „samolubne” DNA nie ma żadnej roli ani celu.
„Nie mogliśmy po prostu pogodzić się z poglądem, że to tylko śmieci genomowe” - mówi Yukiko Yamashita, profesor naukowy w LSI i główny autor badania. „Jeśli nie potrzebujemy tego i nic z tego nie otrzymamy, ewolucja z pewnością by się tego pozbyła. Ale tak się nie stało”.
Yamashita i jej koledzy postanowili sprawdzić, co by się stało, gdyby te komórki nie używały pericentromerycznego satelitarnego DNA. Ponieważ istnieje tak długie, powtarzalne sekwencje, naukowcy nie mogą po prostu zmutować lub wyciąć całego DNA z genomu. Zamiast tego przypisali białko D1, które wiąże się z satelitarnym DNA.
Naukowcy usunęli D1 z komórek szeroko stosowanego organizmu testowego, Drosophila melanogaster (muszki owocowej). I natychmiast odkryli, że komórki rozrodcze - które zwykle zamieniają się w plemniki lub komórki jajowe - umierają.
Dalsza analiza wykazała, że umierające komórki tworzyły mikrojądra lub maleńkie pąki poza jądrem, które obejmowały części genomu. Bez całego genomu zamkniętego w jądrze komórki nie mogłyby przetrwać.
Film promocyjny:
Naukowcy uważają, że białko D1 wiąże się z satelitarnym DNA, składając wszystkie chromosomy w jądrze. Jeśli białko D1 nie jest w stanie wychwycić satelitarnego DNA, komórka traci zdolność do tworzenia pełnego jądra i umiera. Dalsze testy wykazały, że satelitarne DNA ma zasadnicze znaczenie dla przetrwania komórek u różnych gatunków, które włączają DNA do jądra, w tym ludzi.
Ilya Khel