Różności i nowinki technologia

Sekretne role odgrywane w ewolucji złożonych komórek

Dlatego Tobias Warnecke, który bada histony archeonów w Imperial College w Londynie, uważa, że ​​„jest coś wyjątkowego, co musiało wydarzyć się u zarania eukariontów, kiedy przechodzimy od prostych histonów… do oktamerycznych nukleosomów. I wydaje się, że robią coś innego jakościowo ”.

Jednak to, co to jest, wciąż pozostaje tajemnicą. Wśród gatunków archeonów jest „sporo, które mają histony, i są inne gatunki, które nie mają histonów. A nawet te, które mają histony, są bardzo różne ”- powiedział Warnecke. W grudniu opublikował artykuł pokazujący, że istnieją różne warianty białek histonowych o różnych funkcjach. Kompleksy histon-DNA różnią się stabilnością i powinowactwem do DNA. Ale nie są one tak stabilne ani regularnie zorganizowane, jak nukleosomy eukariotyczne.

Choć różnorodność histonów archeonów jest zagadkowa, daje możliwość zrozumienia różnych możliwych sposobów budowania systemów ekspresji genów. To jest coś, czego nie możemy wyciągnąć ze względnej „nudności” eukariotów, mówi Warnecke: Poprzez zrozumienie kombinatoryki systemów archeologicznych „możemy również dowiedzieć się, co jest specjalnego w systemach eukariotycznych”. Różnorodność różnych typów i konfiguracji histonów u archeonów może również pomóc nam wydedukować, co mogły robić, zanim ich rola w regulacji genów utrwaliła się.

Ochronna rola histonów

Ponieważ archeony są stosunkowo prostymi prokariotami z małymi genomami, „Nie sądzę, aby pierwotna rola histonów polegała na kontrolowaniu ekspresji genów, a przynajmniej nie w sposób, do którego jesteśmy przyzwyczajeni w przypadku eukariontów” – powiedział Warnecke. Zamiast tego stawia hipotezę, że histony mogły chronić genom przed uszkodzeniem.

Archaea często żyją w ekstremalnych środowiskach, takich jak gorące źródła i kominy wulkaniczne na dnie morskim, charakteryzujące się wysokimi temperaturami, wysokimi ciśnieniami, wysokim zasoleniem, wysoką kwasowością lub innymi zagrożeniami. Stabilizacja ich DNA histonami może utrudnić stopienie nici DNA w tych ekstremalnych warunkach. Histony mogą również chronić archeony przed najeźdźcami, takimi jak fagi lub elementy transpozycyjne, którym trudniej byłoby zintegrować się z genomem, gdy jest owinięty wokół białek.

Kurdistani zgadza się. „Jeśli badałeś archeony 2 miliardy lat temu, zagęszczanie genomu i regulacja genów nie są pierwszymi rzeczami, które przychodzą na myśl, kiedy myślisz o histonach” – powiedział. W rzeczywistości wstępnie spekulował na temat innego rodzaju ochrony chemicznej, jaką histony mogły oferować archeonom.

W lipcu ubiegłego roku zespół Kurdistani poinformował, że w nukleosomach drożdży znajduje się miejsce katalityczne na styku dwóch białek histonów H3, które mogą wiązać i elektrochemicznie redukować miedź. Aby rozpakować ewolucyjne znaczenie tego faktu, Kurdistani cofa się do masowego wzrostu tlenu na Ziemi, Wielkiego Wydarzenia Utleniania, które miało miejsce mniej więcej w czasie, gdy eukarionty po raz pierwszy wyewoluowały ponad 2 miliardy lat temu. Wyższe poziomy tlenu musiały spowodować globalne utlenianie metali, takich jak miedź i żelazo, które są krytyczne dla biochemii (chociaż są w nadmiarze toksyczne). Po utlenieniu metale stałyby się mniej dostępne dla komórek, więc wszelkie komórki, które utrzymywałyby metale w zredukowanej formie, miałyby przewagę.

Podczas Wielkiego Wydarzenia Utleniania możliwość redukcji miedzi byłaby „niezwykle cennym towarem”, powiedział Kurdistani. Mogło być szczególnie atrakcyjne dla bakterii, które były prekursorami mitochondriów, ponieważ oksydaza cytochromu c, ostatni enzym w łańcuchu reakcji wykorzystywanych przez mitochondria do produkcji energii, wymaga miedzi do funkcjonowania.

Ponieważ archeony żyją w ekstremalnych środowiskach, mogły znaleźć sposoby na wytwarzanie i obróbkę zredukowanej miedzi bez zabijania przez nią na długo przed Wielkim Wydarzeniem Utleniającym. Jeśli tak, to proto-mitochondria mogły zaatakować archeologów, aby ukraść zredukowaną miedź, sugeruje Kurdistani.

Siavash Kurdistani, biochemik z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles, spekulował na temat tego, w jaki sposób zdolności katalityczne niektórych histonów mogły wspierać endosymbiozę, która wytworzyła eukarionty.: Reed Hutchinson / UCLA Broad Stem Cell Research Center

Hipoteza jest intrygująca, ponieważ może wyjaśnić, dlaczego eukarionty pojawiły się, gdy poziom tlenu w atmosferze wzrósł. „Wcześniej istniało 1,5 miliarda lat życia i żadnych śladów eukariontów” – powiedział Kurdistani. „Zatem pomysł, że tlen był siłą napędową powstania pierwszej komórki eukariotycznej, powinien być moim zdaniem centralny dla wszelkich hipotez, które próbują wyjaśnić, dlaczego te cechy się rozwinęły”.

Zostaw komentarz

Maciek Luboński
Z wykształcenia jestem kucharzem , ale to nie przeszkadza mi pisać dla Was tekstów z wielu ciekawych dziedzin , których sam jestem fanem.Piszę dużo i często nie na tak jak trzeba , ale co z tego skoro tak naprawdę liczy się pasja.

Najlepsze recenzje

Video

gallery

Facebook