Скрытая генетическая война разворачивается внутри вашей ДНК
Ученые обнаружили, что ключевые белки, защищающие концы хромосом, вынуждены стремительно эволюционировать, чтобы противостоять внутренним угрозам со стороны «эгоистичных» генетических элементов
Короткое резюме
Геном человека и других организмов является ареной постоянного внутреннего конфликта, где «эгоистичные» мобильные генетические элементы пытаются нарушить его целостность. Исследование на плодовых мушках показало, что белки, защищающие теломеры (концы хромосом), должны эволюционировать с необычайно высокой скоростью, чтобы противостоять этим угрозам и предотвращать слияние хромосом и гибель клеток.
Ученые из Университета Пенсильвании под руководством Мии Левин сосредоточились на белковом комплексе из шести компонентов, который защищает теломеры. Два из этих белков, HipHop и HOAP, эволюционируют особенно быстро. Эксперименты с заменой белка HipHop у Drosophila melanogaster на версию из родственного вида привели к катастрофическим последствиям — гибели мух из-за массового слияния хромосом. Спасение наступило лишь после обратной замены всего шести ключевых аминокислот, что доказывает необходимость совместной эволюции (коэволюции) этих белков-партнеров.
Это открытие демонстрирует, как жизненно важные биологические системы выживают, постоянно переизобретая себя в ответ на внутренние генетические угрозы. Подобные эволюционные сигнатуры обнаружены и у приматов, что указывает на широкую распространенность этого механизма. Изучение такой компенсаторной эволюции поможет понять, как геномы сохраняют древние функции, одновременно адаптируясь к постоянно меняющимся вызовам.
Внутренний генетический конфликт
Геном нестабилен из-за «эгоистичных» мобильных элементов ДНК, которые могут повреждать гены, что создает необходимость в молекулярной защите
Стремительная эволюция защитных белков
Белки HipHop и HOAP, входящие в комплекс защиты теломер, эволюционируют исключительно быстро, хотя их функция остается неизменной
Критическая важность коэволюции
Белки HipHop и HOAP должны эволюционировать совместно. Замена одного белка на версию из родственного вида приводит к летальному исходу из-за слияния хромосом
Шесть аминокислот решают все
Всего шесть адаптивно эволюционирующих аминокислот в белке HipHop определяют его совместимость с партнером HOAP и, как следствие, жизнеспособность организма
Текст сгенерирован с использованием ИИ
