Disponibilité des éléments nutritifs peut causer toute recodage du génome

Admin Avril 24, 2015 Santé 112 0
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La disponibilité d'une trace des éléments nutritifs peut causer des changements dans le génome de la façon dont les organismes codent pour des protéines, les scientifiques rapportent dans PLoS Biology de l'Université de Chicago décembre 9. L'utilisation des éléments nutritifs - qui est produite par des bactéries et absorbé intestins - semble augmenter la vitesse et la précision de la production de protéines de manière spécifique.

"Ce est dans un sens un« vous êtes ce que vous mangez 'hypothèse,' 'a déclaré auteur de l'étude Elder D. Allan Drummond, PhD, professeur assistant de biochimie et de biologie moléculaire à l'Université de Chicago. "Ce nutriment qui est absorbé par l'intestin semble que peut provoquer la ré-encodage d'un génome entier dans le temps l'évolution."

Tous les organismes connus pour stocker le mode de vie dans leur ADN, et utiliser l'information pour fabriquer des protéines - les composants structuraux et des moteurs moléculaires pour presque toutes les fonctions dans une cellule. Pour ce faire, des copies des régions d'ADN impliquées doivent d'abord être faites. Ces copies sont des chaînes de lettres chimiques qui servent d'instructions, et trois lettres sont lues à la fois à partir de molécules connues sous le nom d'ARN de transfert (ARNt). Chaque ARNt a une préférence pour une certaine combinaison de trois lettres, ou codon, et est attaché à un acide aminé unique. Depuis les instructions sont lues, ARNt séquence se lient à leur codon correspondant et déposent leurs acides aminés, la création d'une protéine.


ARNt possèdent une propriété particulière appelée "oscillation" - une flexibilité dans l'une des positions de liaison - ce qui leur permet d'être couplés avec plusieurs codons. Cela signifie que les différentes orthographes du code génétique peuvent être utilisés pour créer la même protéine, semblable à la façon dont les peines peuvent être écrites en utilisant différents synonymes. Cependant, cette flexibilité a un coût. Certains codons sont moins fiables lire et peuvent avoir plus d'erreurs. En tant que tel, certains codons sont pensés pour être favorisée par la sélection naturelle.

Pour étudier les mécanismes qui sous-tendent ce processus et conséquences évolutives, Drummond, avec Tao Pan, PhD, professeur de biochimie et biologie moléculaire, et ses collègues de l'Université Cornell, analysé et comparé des milliers de gènes dans une douzaine différente espèce de mouche des fruits. Ils ont essayé de la fréquence à laquelle certains codons ont été utilisés pour coder pour des protéines, et en tant que tel ont affecté la précision et la vitesse de production de protéines.

À leur grande surprise, ils ont constaté que la disponibilité de queuine - une trace des éléments nutritifs produits par des bactéries qui ne est disponible que si absorbé par les intestins - a joué un rôle important pour déterminer quelles étaient codons optimal. Les mouches qui avaient queuine abondante possédaient une plus grande proportion de l'ARNt avec une modification spécifique: une partie de leur sites de liaison-oscillation a été remplacé par une molécule connue sous le nom dérivé de Queuosine queuine (Q).

L'équipe a constaté que ces Q-ARNt étaient capables de lire et traiter certains codons beaucoup plus rapide et plus précis que les ARNt non modifié, et a entraîné des changements dans l'air des génomes. Espèce avec accès abondante queuine codon préférée d'orthographe qui ont été optimisé pour Q-ARNt. Espèce avec accès à moins favorisée queuine autre codon d'orthographe.

«Quand queuine est abondante, les organismes recodent naturellement ses codons de promouvoir l'utilisation de ceux qui sont traduits de manière plus efficace par Q-changement», dit Drummond. "De cette façon, un seul nutriment provoque un effet d'avalanche qui mène à des changements se répandent comme protéines sont codées."

L'équipe a également étudié comment cela affecte les mouches car ils ont développé, et a constaté que l'expression de Q-ARNt variés que les mouches ont augmenté. Niveaux de Q-ARNt et l'expression de codons Q-ARNt optimisés étaient plus élevés chez les embryons, larves et pupes bas, et encore élevée chez les adultes. Les scientifiques spéculent que la division cellulaire rapide est nécessaire pour la croissance tôt dans la vie queuine consomme plus rapidement que les organismes sont en mesure d'acquérir. Cela signifie que les codons Q-ARNt optimisés sont plus utiles dans les périodes critiques de la vie, et que d'autres codons devenir plus utile lorsque queuine est épuisé.

"Les cellules ont besoin d'aide de faire le montant bon type et à droite de la protéine au bon moment», a déclaré Pan. "Q changement chimiquement augmente la production de certaines protéines avec des séquences spécifiques. Survivre Q changements à différents niveaux et dans différentes cellules à différents stades de développement fournit le corps avec une couche séparée de contrôle."

Bien que Q-modification peut être trouvé dans presque tous les organismes et semble modifier radicalement le codage des génomes, car cela influe sur la fonction de la protéine et le corps dans son ensemble est encore incertaine.

"Ce document est une étape importante pour comprendre pourquoi les organismes utilisent ce changement», a déclaré Drummond. "Mais elle est liée à la fidélité de la traduction, qui est difficile à étudier. Nous sommes toujours au point des outils pour comprendre exactement ce qui se passe, non seulement dans les mouches des fruits, mais dans les cellules humaines."

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