С отворени клетки, разрушителни и напълно възстановява своя геном

Според новите данни, получени по време на изследователския екип от университета в Принстън, в природата има уникална едноклетъчни организми, които могат да унищожат напълно и да възстановят своя геном. По този начин притежава необикновена способност за формиране на Oxytricha trifallax, обитаващи в застояли води.

Една единствена клетка на тялото съдържа ДНК от почти една четвърт от един милион бази, както и всички от тях са преустроени, когато става въпрос за чифтосване. Genome О. trifallax съхранява под формата на изолирани генетични елементи, и след чифтосването става нова комбинация от ДНК от 225 хиляди малки влакна. Всичко това се случва в рамките на около 60 часа.

"способността на тялото да се разглобява и да се сглобява своите собствени гени е изключително трудно за всяка форма на живот. А фактът, че тази способност има една от най-простите организми на Земята, само подчертава истинската разнообразието на живота на нашата планета", - казва водещият автор на изследването Лора Landweber (Лора Landweber), професор по екология и еволюционна биология в университета в Принстън.

Според учените, този организъм - живот пример за опит да се премести в по-сложен еволюционен ниво, оставайки едноклетъчни. Има и други примери за геном реорганизация в природата, но О. trifallax, определено държи рекорда за сложността на изпълнението на този фокус.

От практическа гледна точка О. trifallax е модел организъм. Едноклетъчни може да служи като модел за разбиране как хромозомите в по-висшите организми, като хора, "троша" и връщане назад. Такъв механизъм може да се състои по време на развитието на ракови тумори. Но, докато динамиката на реорганизацията на хромозоми в раковите клетки могат да бъдат непредсказуеми и хаотични, О. trifallax показва подредени модел хромозоми реконструкция.

Едноклетъчни организми О. trifallax обитават езерата на повърхността на водорасли и може да изгради своя геном, като мозайка (Фигура Джон Bracht, Американски университет, Робърт Hammersmith, Ball State University).

"Когато става въпрос за човешкото тяло, реорганизацията на генома е почти винаги е лошо нещо, тъй като строг ред за изграждане на бази от ДНК е счупен. Но едноклетъчни организми се използват биологични механизми, насочени към последователността на хромозомите да изгради нов ген, който е не по-лошо от старото"- обяснява Landweber, който използва метода на последователността, Pacific Biosciences, което позволява "чета" дълги единични молекули.

Биолозите, които не са участвали в това проучване, твърдят, че работата Landweber и колегите й показва, че генетичната информация на организма, може да се подложи на значителни промени, преди тя всъщност ще бъдат използвани за изграждане на жива клетка компоненти.

В допълнение към сложността на тяхната генетична манипулация, О. trifallax има други функции отличителни. Това е голям размер на клетка, която е около 10 пъти средния размер на човешки клетки. Също така, на организма съдържа две ядра, вместо един, и самите не регулира клетъчните ядра вътрешни операции и обикновено съдържат ДНК и гена се предава на поколението по време на възпроизвеждане.

О. trifallax единична клетка остава активен ДНК в рамките на един работен ядрото и използва второ съхранение "архиви" генетичен материал и се прехвърля на следващото поколение. Това геном второ ядро, наречено реорганизация на зародишна линия подлага на последващо създаване на ново потомство работна ядро.

"Интересното е, че trifallax О. използва процес на сдвояване само за обмен на генетична информация, но не и за самостоятелно възпроизвеждане. По време на секс двете организмите обединени заедно, за да споделят половината от тяхната генетична информация. Всяка клетка има за цел да се заменят застаряващите гени и нови начини на използване на материала на партньора си. Въпреки това, двете клетки изграждат нова работна ядро ​​след това с актуализирания набор от хромозоми. Той ги подмладява и разнообразяване на генетичния материал, който е много добър за бъдещето на тялото"- казва Landweber в съобщение за пресата.

Членове на видове О. trifallax чифтосват само за обмен на генетична информация (снимка Wikimedia Commons).

По време на този процес, смесени гени в зародишната линия на ядро ​​сортирани форма и около 225 хиляди малки ДНК сегменти, всеки от които се използват за възстановяване на техните партньори подмладяване хромозоми. Работата на учените са показали, че милиони некодиращата РНК молекули от предишното поколение, за да помогне в този процес, маркиране и сортиране на ДНК сегменти, в правилния ред.

"Не по-малко забележителен и много сложността на генома. В О. trifallax ДНК съдържа около 16,000 активни хромозоми в ядрото, докато човешките клетки имат само 46 хромозоми. Повечето от хромозоми на организма да съдържа само един ген, но дори и тези гени могат да играят важна роля в биологичните процеси. Всеки ген на клетката може да се състои от комбинация на отделните ДНК сегменти в брой от един до 245"- Landweber казва, чиято работа е публикувана в списание Cell.

Извънредни генетика О. trifallax й позволява да завещае само здрави неща. Поради тази причина, тялото е много често по целия свят. Според учените, човешкото тяло има много да се учим от тези едноклетъчни.

Възможно е, че някой ден биология и генетика ще разберат в този процес толкова добре, че те могат да го използват, за да се създаде уникална генетично-модифицираните организми.