Strona główna > biologia, ewolucja, nauka > Ogoniastek i jego genom

Ogoniastek i jego genom

Październik 4, 2007 Dodaj komentarz Go to comments

W Science pojawiła się niedawno praca opisująca sekwencjonowanie kolejnego genomu. Ogoniastek jelitowy, czyli Giardia lamblia, to niezwykły jednokomórkowy organizm eukariotyczny (jądrowy) wiodący pasożytniczy tryb życia. Niestety człowiek zalicza się do jego gospodarzy – Giardia wywołuje chorobę przewodu pokarmowego zwaną lambliozą, do której objawów zaliczają się m. in. biegunki. Dodatkowo całkiem nieźle ukrywa się przed ludzkim układem odpornościowym. Pierwszy raz ogoniastka zaobserwował i opisał w 1681 Antonie van Leeuwenhoek, który udoskonalił mikroskop i zaczął go stosować w badaniach przyrodniczych. Opis odtworzenia tych obserwacji sprzed kilku lat można znaleźć tu. Komórka ogoniastka ma kształt gruszki i jest wyposażona w osiem wici umożliwiających jej pływanie oraz dysk czepny – przyssawkę, dzięki której przyczepia się do nabłonka jelit. W środku zaś ma dwa aktywne transkrypcyjnie jądra komórkowe, za to nie ma mitochondriów ani peroksysomów.

Pozycja ogoniastka na drzewie życia jest ciągle zagadkowa. Ponieważ nie ma on mitochondriów, początkowo uważano, że jego gałąź rodowa oddzieliła się od pozostałych eukariontów przed zyskaniem przez nie tych organelli. Jednak później znaleziono w jego genomie jądrowym geny, które pochodzą z mitochondriów, a w komórce mitosomy – szczątkowe mitochondria. Oznacza to, że przodkowie ogoniastka kiedyś mieli te organelle, a później zaczęły one zanikać, prawdopodobnie jako przystosowanie do środowiska z małą ilością tlenu. Czyli na pewno pra-ogoniastki nie oddzieliły się od reszty eukariontów przed pojawieniem się mitochondriów. Analizy filogenetyczne wykonane na podstawie pojedynczych genów nie dały jak dotąd jasnej odpowiedzi na pytanie, jakie jest miejsce Giardii na drzewie życia. Niektóre wyniki sugerowały, że jest to jedna z pierwszych linii rodowych, które wydzieliły się z eukariotycznego pnia, inne umieszczały ją bliżej środka, twierdząc np., że pra-ogoniastki oddzieliły się od reszty eukariontów mniej więcej w tym czasie, co rośliny.

Zsekwencjonowanie genomu ogoniastka dało nam sporo nowych informacji na jego temat. Genom Giardii ma 11,7 mln par zasad i jest podzielony na pięć chromosomów. Naukowcy doliczyli się w nim prawie 6,5 tysiąca genów zajmujących niemal 80% DNA. W porównaniu z wieloma innymi eukariontami Giardia ma bardzo mało niekodującego DNA, np. u człowieka geny stanowią zaledwie około 2% genomu. U ogoniastka geny poupychane są tak ciasno, że niektóre otwarte ramki odczytu zachodzą na siebie, niemal nie ma też intronów – znaleziono zaledwie cztery, podczas, gdy u drożdży S. cerevisiae (genom ma 12,5 mln par zasad i zawiera 5770 genów) doliczono się niemal trzystu intronów.

Ponadto, mimo, że liczba genów jest podobna do liczby genów drożdży, maszyneria przeprowadzająca wiele procesów komórkowych jest o wiele prostsza. Wystarczy spojrzeć na inicjację transkrypcji. U eukariontów występują trzy (u roślin cztery) jądrowe polimerazy RNA, zbudowane z 12 lub więcej podjednostek. Część podjednostek we wszystkich polimerazach jest identyczna, część jest homologiczna, ale kilka występuje tylko w niektórych typach polimeraz. U Giardii brakuje siedmiu genów kodujących podjednostki polimeraz, ale sześć spośród nich to te, których i tak nie ma we wszystkich polimerazach eukariotycznych. U eukariontów do inicjacji transkrypcji potrzebny jest cały zestaw ogólnych czynników transkrypcyjnych, a jeszcze do tego kompleks z wielu białek zwany Mediatorem. Ale ogoniastkowi wystarczają zaledwie cztery ogólne czynniki transkrypcyjne, podczas, gdy drożdże mają ich 12. Poza tym wygląda na to, że obywa się bez Mediatora. Niewiele prostsza jest maszyneria transkrypcyjna u archeowców – mają jedną polimerazę RNA zbudowaną z podjednostek homologicznych do tych powtarzalnych, trzy ogólne czynniki transkrypcyjne i też nie potrzebują Mediatora. Ogoniastek to jak dotąd jedyny znany nam organizm eukariotyczny, u którego inicjacja transkrypcji wymaga tak niewielu białek. Mniej białek, niż u innych eukariontów, zaangażowanych jest też w poliadenylację – cztery w porównaniu z dwudziestoma czterema u drożdży, replikację DNA i parę innych procesów.

Skąd taka prostota? Możliwości są dwie – albo linia rodowa Giardii lamblii oddzieliła się od pozostałych eukariontów na tyle dawno temu, że zachowała pierwotne wersje maszynerii wykorzystywanych w wielu procesach komórkowych, albo te uproszczenia to przystosowania do pasożytniczego trybu życia.

Autorzy na podstawie uzyskanych przez siebie danych stworzyli nowe drzewo filogenetyczne. Zastrzegają co prawda, że nie jest ono idealne, choćby dlatego, że ogoniastek ma około 100 genów, które prawdopodobnie uzyskał za pomocą transferu horyzontalnego, liczą więc na to, że kolejne genomy protistów umożliwią jego potwierdzenie lub poprawienie. Jednak skłaniają się raczej ku pierwszemu wyjaśnieniu – mamy do czynienia z pierwotną wersją eukarionta, przedstawicielem jednej z pierwszych linii rodowych, które oddzieliły się od drzewa Eukaryota.

Kategorie:biologia, ewolucja, nauka
  1. Wojciech Pastuszka
    Październik 6, 2007 o 10:50 am

    Dziekuję za powitanie🙂

  1. No trackbacks yet.

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: