Strona główna > biologia, ewolucja, nauka > Duplikacje i dieta

Duplikacje i dieta

Wrzesień 18, 2007 Dodaj komentarz Go to comments

Ostatnio pojawiło się kilka prac dotyczących zmian liczby kopii genów w ewolucji. Niedawno w Genome Research ukazał się artykuł, którego autorzy postanowili porównać duplikacje i utratę genów u różnych gatunków naczelnych, w tym ludzi. Zidentyfikowane przez nich geny, które uległy duplikacji, mogą być odpowiedzialne za gatunkowo-specyficzne cechy, które reprezentują istotne adaptacje w toku ewolucji. Jako przykład naukowcy podają gen AQP7 kodujący akwaporynę 7, jedno z białek tworzących kanały, za pomocą których przez błony komórkowe transportowana jest woda. AQP7 ulega ekspresji przede wszystkim w komórkach tłuszczowych i bierze udział w transporcie glicerolu oraz wody. Co ciekawe, podczas intensywnych ćwiczeń fizycznych ekspresja tego białka wzrasta, powodując przyspieszenie transportu glicerolu. Myszy pozbawione swojego pojedynczego genu AQP7 magazynują więcej tłuszczu, niż myszy dzikie. Naukowcy uważają, że zwiększenie ilości kopii genu AQP7 może być jednym z czynników, które umożliwiły ludziom zyskanie większej wytrzymałości przy bieganiu. Tę wytrzymałość wiąże się z ulepszeniem pocenia się w odpowiedzi na wysiłek oraz magazynowania glikogenu i kwasów tłuszczowych i wykorzystywania ich podczas długotrwałego wysiłku, więc akwaporyna 7 jest dobrym kandydatem na molekularną przyczynę takich zmian.

Inny artykuł, tym razem z Nature Genetics, opisuje różnice między ludźmi dotyczące ilości kopii genu kodującego śliniankową amylazę (AMY1). Amylaza to enzym rozkładający skrobię. Szympansy mają tylko dwie kopie genu kodującego amylazę śliniankową, u bonobo występuje on w czterech kopiach, ale prawdopodobnie wszystkie są nieaktywne, natomiast u ludzi liczba kopii aktywnego genu AMY1 waha się od 2 do 15. Autorzy artykułu postanowili sprawdzić, czy to wahanie ma się jakoś do diety. Najpierw zbadali zależność między liczbą kopii tego genu a ilością amylazy w ślinie i stwierdzili, że im więcej kopii genu, tym więcej enzymu. Później postanowili porównać liczbę kopii amylazy w różnych populacjach ludzkich, w których diecie można znaleźć różną ilość skrobii. Jako grupy, w których diecie występuje lub występowało dużo skrobii, wybrali Amerykanów pochodzenia europejskiego, Japończyków i myśliwych zbieraczy Hadza, którzy jedzą duże ilości bogatych w skrobię bulw i korzeni (w sumie 130 osób). Wybrane przez nich grupy, w których diecie jest mało skrobii, to Biaka i Mbuti, czyli myśliwi-zbieracze z lasów deszczowych, pasterze Darog i Jakuci – przede wszystkim pasterze i rybacy (w sumie 93 osoby). W grupach „wysokoskrobiowych” w sumie 70% osób miało sześć lub więcej kopii AMY1, natomiast w „niskoskrobiowych” tylko 37%. Zatem wygląda na to, że istnieje korelacja między dietą a liczbą kopii genu kodującego amylazę.

Większa ilość amylazy przy wysokoskrobiowej diecie umożliwia efektywniejsze trawienie pokarmu. Po pierwsze można jej więcej rozłożyć już an etapie żucia, po drugie amylaza śliniankowa połknięta z jedzeniem działa także w żołądku i jelitach, wspomagając pracę amylazy trzustkowej. Po trzecie przynjamniej w dzieciństwie taki sposób uzyskiwania glukozy jest bardzo istotny podczas biegunek, a choroby wywołujące biegunki cały czas stanowią poważne zagrożenie w wielu krajach. Zatem wygląda na to, że możemy sie pochwalić kolejnym (po laktazie) genem, na który nasza dieta działa jako presja selekcyjna, jednak tym razem przez faworyzowanie większej liczby kopii zduplikowanego genu.

Kategorie:biologia, ewolucja, nauka
  1. Wrzesień 19, 2007 o 4:14 pm

    Z artykułu wynika, że im więcej kopii danego genu, tym większa produkcja kodowanego przez nie białka. Czy liczba kopii genów to standardowa metoda do określania ile danej substancji ma produkować komórka? Czy nie trafiają się przypadki, gdzie w samym genie zakodowana jest skala produkcji substancji? Powiedzmy, że komórka ma wyprodukować 100 cząsteczek X: czy wtedy w genomie zawsze jest 100 kopii genu „wyprodukuj X” czy może trafiają się też geny „wyprodukuj 100X”? To drugie rozwiązanie wydaje mi sie oszczędniejsze jeśli chodzi o gęstość zapisu informacji, ale nie wiem czy jest możliwe i czy ewolucja w ogóle na tym oszczędza skoro tyle jest tego śmieciowego dna:)

    P.S. Jestem słabo zorientowany w temacie, więc pytanie może być głupie:)

  2. Wrzesień 20, 2007 o 12:06 pm

    Regulacja ilości danego białka w komórce ma sporo poziomów. I oczywiście bardzo ważne są sekwencje regulatorowe wokół genu i w sekwencji samego genu (np. promotor, enhancery, czy sygnały, które wpływają na etapie RNA, np. na jego stabilność). Manipulowanie liczbą kopii genów nie jest najpopularniejszym sposobem regulacji.

    Co do liczby kopii, to regułą jest, że więcej kopii genu = więcej białka, oczywiście jeśli wszystko działa podobnie we wszystkich kopiach, i nie zdążyły się pojawić żadne mutacje, które spowodowałyby, że „zapasowa” kopia zamieni się w pseudogen lub zacznie pełnić inne funkcje. Jeśli duplikacja spowodowała przerwanie sekwencji kodującej, razem z genem zduplikowały się tylko niektóre fragmenty regulatorowe (np. wyciszające a zabrakło aktywującego), albo podłączył się pod jakąś inną sekwencję mogącą działać jako regulator, to zależność może zniknąć. Trochę o CNV (czyli duplikacjach większych fragmentów sekwencji, także tych wiążących się z uszkodzeniem jakichś genów) i ich wpływie na ekspresję można znaleźć w Stranger i in. Science 2007.

  3. Wrzesień 23, 2007 o 2:04 pm

    Dziękuję za odpowiedź🙂

  1. Październik 12, 2007 o 4:46 pm

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: