Rolul pe care evoluția oamenilor l-a avut în dezvoltarea funcțiilor organelor

Rolul pe care evoluția oamenilor l-a avut în dezvoltarea funcțiilor organelor

Un studiu la scară largă realizat de biologi moleculari de la Universitatea Heidelberg a dat rezultate noi inovatoare despre evoluția și reglarea expresiei genice în organele mamiferelor. Astfel, aflăm cum au fost modelate funcțiile organelor pe parcursul evoluției umane.

Oamenii de știință au investigat sinteza ARN și sinteza ulterioară a proteinelor în organele oamenilor și ale altor mamifere reprezentative și, cu ajutorul tehnologiilor de secvențiere, au analizat mai mult de o sută de miliarde de fragmente de expresie genetică din diferite organe. Ei au putut demonstra că interacțiunea fină a celor două procese de sinteză în timpul evoluției a fost crucială pentru conturarea funcțiilor organelor.

O interacțiune complexă de activitate între un număr mare de gene – cunoscută sub numele de expresie genică – explică funcțiile organelor

„Până în prezent, înțelegerea noastră despre aceste programe genetice esențiale la mamifere era limitată la primul strat de expresie genetică – producerea de ARN mesager”, explică prof. Dr. Henrik Kaessmann, lider de grup al cercetării „Evoluția funcțională a genomului mamiferelor”, echipă de la Centrul de Biologie Moleculară al Universității Heidelberg (ZMBH). Următorul strat – sinteza efectivă a proteinelor la nivelul ribozomului prin traducerea ARN-urilor mesager – a rămas în mare parte necunoscut.

Cercetătorii de la Heidelberg au studiat acum mai atent acest al doilea proces de sinteză. Folosind așa-numitele tehnologii de secvențiere de generație următoare, au analizat expresia genică a diferitelor organe de pe ambele straturi.

Astfel, au studiat creierul, ficatul și testiculele de la oameni și alte mamifere selectate, inclusiv maimuțe rhesus, șoareci, opossum și ornitorinci. „Pe baza acestor date, am putea investiga împreună ambele straturi de expresie genică și le putem compara între organele mamiferelor, folosind abordări bioinformatice de ultimă generație”, explică dr. Evgeny Leushkin de la ZMBH.

În studiul lor la scară largă, cercetătorii ZMBH au arătat că interacțiunea fină a celor două procese de sinteză în timpul evoluției a fost critică pentru modelarea funcțiilor organelor

Pentru prima dată, au reușit să arate că – în plus față de reglarea producției de ARN mesager – alte mecanisme de reglare la nivelul traducerii sunt cruciale pentru optimizarea cantității de proteine ​​produse în toate organele.

Acest lucru este valabil mai ales în testicule, unde reglarea translațională este esențială pentru dezvoltarea spermei. O altă constatare importantă se referă la schimbările mutaționale în reglarea expresiei genelor care au apărut în timpul evoluției. Aceste modificări au fost deseori echilibrate între cele două straturi. Modificările care se compensează reciproc au fost menținute, în primul rând, pentru a asigura producția de cantități consistente de proteine.

Cercetătorii din Franța și Elveția au contribuit la studiu. Finanțarea a fost asigurată de Fundația Germană de Cercetare și Consiliul European de Cercetare. Datele sunt disponibile într-o bază de date cu acces public, iar rezultatele cercetării lor au fost publicate în revista Nature.

Citește și: