Strona główna > biologia, ewolucja, nauka > Wycinanka, czyli historia neuropsyny

Wycinanka, czyli historia neuropsyny

Jedna z fraz, dzięki której ludzie trafiają na mojego bloga, brzmi „różnice między ludźmi i szympansami”. Więc dziś będzie znowu o takiej różnicy, alternatywnym splicingu i ewolucji. Co to jest alternatywny splicing? U eukariontów mRNA po transkrypcji nie jest jeszcze gotowe do translacji – podlega obróbce posttranskrypcyjnej. Jednym z elementów tej obróbki jest splicing, czyli usuwanie sekwencji niekodujących (intronów) i łączenie sekwencji kodujących (egzonów). Do zajścia splicingu potrzebne są sekwencje sygnałowe. Z niektórych genów (być może nawet z większości) w wyniku różnicowego składania mogą powstać różne transkrypty – jakiś egzon może zostać pominięty, albo jakiś intron nie zostaje wycięty. Rekordzistą jest jeden z genów muszki owocowej, Dscam, który teoretycznie ma 38000 wariantów splicingowych.

Dawno, dawno temu naukowcy odkryli, że u ludzi występuje homolog pewnej mysiej proteazy serynowej, zwanej neuropsyną (Mitsui i in. 1999). U myszy to białko bierze udział w neurogenezie i odgrywa rolę w uczeniu się. Naukowcy zauważyli, że u ludzi występuje ona w dwóch wariantach splicingowych, krótszym (takim, jak u myszy) i dłuższym, którego nie ma u myszy. Dłuższy wariant zawiera na początku egzonu 3 dodatkowe 45 aminokwasów, które w krótszym wariancie należą do intronu. Obie formy ludzkiego białka, zwanego też kallikreiną 8 (KLK8), ulegają ekspresji podczas płodowego rozwoju mózgu, ale u dorosłych przeważa ekspresja neuropsyny 2. Ponadto podwyższoną ekspresję neuropsyny obserwuje się u chorych na Alzheimera, łuszczycę i nowotwory jajnika.

Skoro mysz ma jedną formę neuropsyny, a człowiek dwie, oczywiście znaleźli się chętni, żeby sprawdzić, jak wyewoluowała ta druga. Pierwszym etapem było badanie ekspresji mRNA dla neuropsyny 2, które potwierdziło, że produkują je mózgi dorosłych ludzi, ale nie płodów, i pokazało, że ani u gibbonów, ani u rezusów wariant 2 nie ulega ekspresji. Zatem naukowcy zabrali się do porównywania sekwencji i stwierdzili, że tylko u człowiekowatych istnieje otwarta ramka odczytu, która może kodować neuropsynę 2, ponieważ w porównaniu z pozostałymi naczelnymi mają one dwa dodatkowe nukleotydy, które powodują jej przesunięcie umożliwiające dodanie 45 aminokwasów (Li i in. 2004).

W Human Mutation ukazała się właśnie kolejna praca na ten temat (Lu i in. 2007). Tym razem badacze zaczęli od sprawdzenia, czy neuropsyna 2 występuje w mózgach naszych bliższych krewnych, tzn. szympansów i orangutanów. Okazało się, że mimo obecnej u tych małp otwartej ramki odczytu ekspresja tego wariantu nie zachodzi. Cały fragment genu zawierający te dodatkowe 45 aminokwasów jest usuwany jako intron. Więc jak to się stało, że u ludzi ten fragment należy do egzonu? Odpowiedzialne są za to kolejne mutacje. W porównaniu z rezusem u wspólnego przodka szympansa i człowieka osłabiły one pierwotny sygnał do splicingu, przez co nastąpiło osłabienie ekspresji wariantu 1 neuropsyny. Ponadto już po rozdzieleniu się linii rodowej ludzi i szympansów u ludzi zaszła kolejna mutacja – zmiana T na A, która spowodowała, że w środku intronu powstała sekwencja będąca sygnałem wzmacniającym splicing. A że w odległości 8 par zasad można było zaaranżować wycinanie, miejsce łączenia egzonów przesunęło się o 135 nukleotydów.

Porównania sekwencji genu kodującego neuropsynę u naszych krewnych pozwalają więc na opisanie, jak kolejne mutacje spowodowały, że zyskaliśmy wariant neuropsyny, którym nie dysponują nawet szympansy. Najpierw insercja dwóch nukleotydów w intronie spowodowała, że jego fragment stał się potencjalną ramką odczytu, później kolejne mutacje osłabiły działanie potencjalnego miejsca splicingu, a na koniec kolejna zmiana spowodowała, że pojawił się dodatkowy sygnał splicingowy. Teraz należałoby sprawdzić, do czego tak naprawdę to białko nam służy, i co oznaczał ten nabytek dla naszego mózgu.

Kategorie:biologia, ewolucja, nauka Tags: ,

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s

%d bloggers like this: