23:48 2023-06-09
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
Studiu: Caracatițele folosesc editarea ARN pentru a răspunde rapid la schimbările de temperatură prin modificarea funcției proteinelor
_ Studiu: Caracatițele folosesc editarea ARN să răspundă rapid la schimbările de temperatură prin modificarea funcției proteinei
Fiecare celulă vine cu un set finit de instrucțiuni codificate în ADN-ul său. Viața, însă, este imprevizibilă și, atunci când circumstanțele se schimbă, animalele au nevoie de flexibilitate pentru a se aclimatiza. O nouă cercetare condusă de Joshua Rosenthal de la Laboratorul de Biologie Marină (MBL) și Eli Eisenberg de la Universitatea din Tel Aviv indică faptul că caracatițele și rudele lor apropiate se adaptează elegant la provocările de mediu, modificându-le cu ARN-ul lor - o moleculă intermediară care transmite direcțiile ADN-ului.
Într-un studiu apărut în Cell pe 8 iunie, Rosenthal și colegii documentează o creștere enormă în editarea ARN-ului când caracatița, calmarul și sepia, cunoscute sub numele de cefalopode coleoide, se aclimatizează la apa rece. După răcirea rezervoarelor caracatițelor, echipa a observat creșteri ale activității de modificare a proteinelor la peste 13.000 de locuri de ARN din sistemele nervoase ale animalelor. În două dintre aceste cazuri, ei au investigat modul în care schimbarea unei singure litere din codul moleculei de ARN modifică funcția proteinelor pe care le produc neuronii.
Prin editarea ARN, cefalopodele par să fi găsit o modalitate unică de ajustare. propria lor fiziologie, conform lui Rosenthal, un om de știință senior la MBL.
„Suntem obișnuiți să credem că toate lucrurile vii sunt preprogramate de la naștere cu un anumit set de instrucțiuni”, spune el. „Ideea că mediul înconjurător poate influența că informația genetică, așa cum am arătat la cefalopode, este un concept nou.”
Mașinile moleculare ale unei celule transcrie instrucțiunile codificate în ADN în ARN, dintre care unele continuă. pentru a face proteine. Cercetătorii au aflat că celulele au capacitatea de a schimba un membru al codului genetic de patru litere, adenozina, cu o moleculă de înlocuire, inozina, care se comportă ca guanozina, una dintre cele patru inițiale. În timp ce același proces are loc la oameni și la majoritatea celorlalte animale, acesta afectează doar rar ARN-ul care este obligat să producă proteine.
În 2015, Rosenthal și colegii săi au arătat că calmarul utilizează acest tip de editare a ARN-ului care modifică proteinele ( numită A-to-I) la scară masivă, iar mai târziu a arătat același lucru la caracatiță.
„O mare întrebare pentru noi a fost: „Pentru ce îl folosesc?””, spune Rosenthal.
Deoarece editarea modifică ARN-ul doar temporar, cercetătorii au bănuit că aceste animale îl folosesc pentru a se aclimatiza la mediul lor. Pentru studiul actual, ei s-au concentrat pe efectele unui astfel de factor, temperatura, în sistemul nervos. Temperatura contează deoarece guvernează activitatea enzimelor, care, la rândul lor, conduc reacții chimice cruciale pentru toate procesele fiziologice.
Ca și alte cefalopode, caracatița cu două puncte (Octopus bimaculoides), au studiat ei, nu își poate genera. căldura proprie a corpului pentru a contracara scăderile de temperatură care însoțesc mareele, modificările adâncimii apei și anotimpurile.
După aclimatizarea caracatițelor la temperaturi de la capătul cald al intervalului lor natural (22°C/ 72°F) și la capătul rece (aproximativ 13 ° C / 55 ° F), cercetătorii și-au examinat ARN-ul. În cadrul codului său molecular, ei au urmărit activitatea în locații în care știau deja că are loc editarea. În caracatițele din rezervoarele reci, au găsit creșteri semnificative la 13.285 de locuri în care schimbarea cu o literă modifică proteinele. Pentru cei din rezervoarele calde, au găsit creșteri în 550 de astfel de locuri.
Experimentele ulterioare au sugerat că editarea ARN-ului poate ajuta animalele să se adapteze la schimbările treptate, dar nu și la cele rapide asociate, de exemplu, cu călătoriile. de la apă de suprafață mai caldă până la adâncimi mai reci.
Pentru a corobora lucrările de laborator, Matthew Birk, acum profesor asistent la Universitatea Saint Francis din Pennsylvania, a înregistrat temperatura în apropierea vizuinilor de caracatiță iarna și sfârșitul verii, apoi a colectat animalelor.
Cu ajutorul colaboratorilor de la Universitatea din Michigan și Texas Tech University, echipa a investigat modul în care editarea ARN-ului a modificat funcția a două proteine care sunt vitale pentru funcția neuronală la caracatițe. Prima proteină, kinesin-1, transportă marfa de-a lungul ramurilor lungi ale neuronilor. Editarea ARN, au descoperit ei, modifică viteza cu care această moleculă se deplasează. De asemenea, modifică capacitatea de răspuns a unei proteine numite sinaptotagmină care permite comunicarea între neuroni.
Cefalopozii folosesc probabil această formă de modificare genetică pentru a se adapta la schimbări în multe feluri, mult dincolo de aclimatizarea la apa rece, suspectează Rosenthal. „Cred că este vârful aisbergului”, spune el despre descoperirile acestui studiu.
Ar putea explica, în parte, modul în care aceste organisme au obținut un comportament sofisticat. Caracatițele, de exemplu, pot rezolva puzzle-uri mecanice și pot imita culorile și texturile pentru a se camufla. Capacități ca acestea necesită sisteme nervoase compuse dintr-un set complex de proteine.
„Ce mecanisme folosesc pentru a crea această complexitate? Cred că editarea ARN-ului este una dintre ele”, spune Rosenthal.
Comentarii:
Adauga Comentariu