Bilim insanları DNA’mızın sıfırdan yeni genler oluşturmasının yeni bir yolunu ortaya koyuyor: ScienceAlert

Bilim adamları, DNA’mızın, sürekli değişen ortamlarımıza hızla uyum sağlayacak yeni genler oluşturmak için genetik bir ileri sarma düğmesini nasıl kullanabileceğini keşfettiler.

Finlandiya’daki Helsinki Üniversitesi’nden araştırmacılar, DNA kopyalama hatalarını araştırırken bazı tek mutasyonların kendilerini ileri ve geri okuyan palindromlar ürettiğini buldu. Doğru koşullar altında bunlar gelişebilir MikroRNA Genler (miRNA).

Bu küçük, basit genler, diğer genlerin düzenlenmesinde önemli bir rol oynar. Pek çok miRNA geni evrimsel tarihte uzun bir süredir var, ancak bilim insanları primatlar gibi bazı hayvan gruplarında, Tamamen yeni miRNA genleri aniden ortaya çıkıyor.

“Yeni genlerin yoktan ortaya çıkması araştırmacıları hayrete düşürdü.” o diyor Biyoinformatik bilimcisi Helle Monteinen, yeni çalışmanın ilk yazarı.

“Artık RNA genlerinin evrimi için zarif bir modelimiz var.”

Gen üretmenin bu son derece etkili yoluna izin veren hatalara şablon değiştirme mutasyonları (TSM’ler) adı verilir. TSM ile ilişkili miRNA’ların yaratılma süreci, yeni fonksiyonel proteinlerin evrimleşmesinden çok daha hızlıdır.

“DNA her seferinde bir baz kopyalanır ve mutasyonlar genellikle dizüstü bilgisayar klavyesindeki hatalı vuruşlar gibi tek yanlış bazlardır.” o diyor Proje lideri ve biyoinformatik uzmanı Ari Luitinoja.

“Başka bir bağlamdan metin kopyalayıp yapıştırmak gibi daha büyük hatalara yol açan bir mekanizma üzerinde çalıştık. Metni geriye doğru kopyalayarak bir palindrom oluşturan durumlarla özellikle ilgilendik.”

Tüm RNA molekülleri, molekülü çalışma biçiminde tutan tekrarlanan baz dizilerine ihtiyaç duyar. Ekip, yaklaşık 22 genden oluşan, çok kısa olan microRNA genlerine odaklanmayı seçti. Çiftler kuralı.

Ancak basit mikroRNA genleri için bile, rastgele baz mutasyonlarının yavaş yavaş bu tür alternatif yollar oluşturma şansı çok düşüktür.

Bilim insanları bu alternatif dizilerin nereden geldiğini merak ediyor. TSM’lerin hızlı bir şekilde tam DNA homologları üretebildiği ve daha önce kodlamayan DNA dizilerinden yeni mikroRNA genleri oluşturabildiği ortaya çıktı.

“RNA molekülünde, bitişik homologların bazları eşleşebilir ve saç tokası benzeri yapılar oluşturabilir. Bu tür yapılar, RNA moleküllerinin işlevi için gereklidir.” o diyor Biyoteknoloji uzmanı Mikko Freelander.

Birçok primat ve memelinin tam genomları halihazırda haritalandırılmıştır. Araştırmacılar, özel bir bilgisayar algoritması kullanarak bu genomları karşılaştırarak hangi türün mikroRNA palindromuna sahip olduğunu bulmayı başardılar.

Montinen, “Geçmişin ayrıntılı modellenmesiyle, tek mutasyon olaylarıyla tam homologların oluşturulduğunu görebiliriz” dedi. Açıklıyor.

Aşağıdaki diyagram süreci iyi açıklamaktadır. Tarif listesindeki her baz çiftinde DNA replikasyonu başladığında, bir mutasyona veya kusurlu baz çiftine çarptığında durur.

Çoğaltma daha sonra bitişik kalıba hareket eder ve bu talimatları geriye doğru tekrarlamaya başlar.

Çoğaltma orijinal şablona geri döndüğünde, bir saç tokası yapısında kendisiyle eşleşebilen çok küçük bir homolog oluşturur.

DNA replikasyonu sırasında şablon değişimi, tek bir mutasyon olayının yeni bir miRNA geni için DNA’da mükemmel yapıyı yaratmasına olanak tanır. Bu, kendisiyle birlikte meydana gelebilecek yavaş ve kademeli değişikliklerden çok daha etkilidir. Bireysel yapı taşları.

Primat soy ağacında, insanlarda en az 18 yeni miRNA genine yol açabilecek bu tür 6.000’den fazla yapı bulunmuştur. Bu, primatların ilk ortaya çıkışından bu yana ortaya çıktığı düşünülen tüm miRNA’ların %26’sını temsil ediyor.

Evrimsel çizgileri kapsayan bu tür bulgular, miRNA genlerinin yaratılmasında evrensel bir mekanizmaya işaret ediyor ve ekip, bulguların diğer genlere ve RNA moleküllerine de uygulanabileceğine inanıyor.

İnsan sağlığını etkileyebilecek yeni mikroRNA genlerinin ortaya çıkması nispeten kolay görünüyor. TSM ile ilişkili bazı miRNA’lar zaten işlevsel önem göstermiştir; HSA-MER-576 Bu primatlarda antiviral yanıtı etkiler.

Yazarlar, “Birçok TSM varyantı, insan popülasyonları arasında ayrılan miRNA genleri haline gelme kapasitesine sahiptir” diye yazıyor O yazıyor“Bu da TSM sürecinin aktif olduğunu ve şu anda genomlarımızı şekillendirdiğini gösteriyor.”

Çalışma şu tarihte yayınlandı: Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı.