2017. szeptember 22. péntek
Móric, Ottó
Biotechnológia, molekuláris biológia és élettan az mRNS.hu-n

Az info@mrns.hu-ra küldhet linket vagy valamilyen anyagot, amit szeretne, ha hírként bemutatnánk.


Korábbi híreink  |   Keresés:

Kiválasztott hír:
Megosztás: Add az iWiW-hez Add a Facebook-hoz Add a Twitter-hez Add a Google Reader-hez Add a Startlaphoz
Apró algák segítik a fotoszintézis és az eukarióta evolúció jobb megértését - 2012-12-03 13:29:55 Hozzászólás írása Hozzászólások száma 0 hozzászólás 
Apró algák segítik a fotoszintézis és az eukarióta evolúció jobb megértését

A fotoszintézis, a földi ökoszisztémák számára alapvető fontosságú folyamat, a zöld növényekben (zöldalgák, mohák, edényes növények) a kloroplasztiszoknak nevezett organellumokban megy végbe. Ezekről a sejtszervecskékről évtizedek óta ismert, hogy egykor szabadon élő baktériumokból jöttek létre: a fény hasznosítására képes prokarióták ősi sejtmagvas élőlények endoszimbiontáivá váltak, lehetővé téve ezzel a növények kialakulását. A ma már a növényektől külön besorolt ún. színes algák csoportjainál azonban jóval bonyolultabb a kloroplasztok evolúciós története: ezek az egy vagy többsejtű algák ugyanis más eukariótáktól szerezték meg azok zöld színtesteit.

A növények plasztiszainak kialakulását az elsődleges endoszimbiózisra vezetik vissza, vagyis esetükben szabadon élő fotoszintetizáló baktériumok a színtestek közvetlen ősei. Azonban az algák evolúciójában egymástól függetlenül többször is előfordult, hogy egy endoszimbiontákkal nem rendelkező organizmus egy másik eukariótát bekebelezve azt nem emésztette meg, hanem annak plasztiszát és sejtjének más részeit is felhasználta, így megszerezve és a következő generációk számára továbbadva a fotoszintézis képességét. Egyes eukarióták pedig másodlagos endoszimbiózissal létrejött szervezetek bekebelezésével érték el ugyanezt, vagyis esetükben harmadlagos endoszimbiózisról beszélhetünk. Sőt, a negyedleges endoszimbiózisra is akad példa az élővilágban: ez jellemzi a páncélos ostorosokat (Dinophyta vagy Dinoflagellata). A más eukariótákat bekebelező fajok más-más evolúciós utat jártak be: némelyek csak a korábbi gazda membránját, mások annak redukálódott magját is megtartották (ez utóbbit nukleomorfnak nevezik). Az endoszimbiózis formái nagyban hozzájárultak ahhoz, hogy a földi ökoszisztémákban rendkívül diverz a fotoszintézisre képes fajkészlet, így ez a folyamat rendkívül érdekes a kutatók számára is.

Egy több mint 70 tudósból álló nemzetközi kutatócsoport a napokban tette közzé eredményeit a Nature folyóiratban, beszámolva két apró méretű algafaj, a Bigelowellia natans és a Guillardia theta genomjának és transzkriptomjának (mRNS-készletének) felderítéséről. A kutatók célja az volt, hogy megvizsgálják, miért marad meg egyes fajokban a nukleomorf, és hogy az hogyan járul hozzá az algák életfolyamataihoz. A csoportot a kanadai Dalhousie Egyetem munkatársa, John Archibald vezette.

Archibald ezeket a bonyolult módon kialakult színes algákat a matrjoska-babákhoz hasonlította, csak éppen bonyolult szubcelluláris fehérje-targeting rendszerrel és egy organizmuson belül működő 2 különböző eukarióta genommal felszerelve (megjegyzendő, hogy természetesen a színes algák a két különböző eukarióta genom mellett rendelkeznek egy mitokondriális és egy plasztisz-genommal is).  A kutatócsoport a két algafaj két-két eukarióta genomját szekvenálta meg, és azt találta, hogy a talált gének mintegy fele teljesen egyedülálló, nincs semmilyen közeli rokon megfelelője az eddig vizsgált élőlények között. Ez jól mutatja, milyen távol állnak ezek az algák a jobban kutatott és jól ismert állatoktól, növényektől vagy épp gombáktól.

Az amerikai Energiaügyi Minisztériumhoz (Department of Energy, DOE) tartozó Joint Genome Institute gombagenomikával foglalkozó programjának vezetője, Igor Grigoriev, aki maga is részese volt a kutatásnak, élő fosszíliáknak nevezte a vizsgált algafajokat a bennük megtalálható redukált nukleomorfra utalva. Ezen algák fontos tulajdonságai között említette azt is, hogy potenciálisan hasznosak lehetnek a környezeti biotechnológia és a bioenergia-termelés terén is, így DOE Tudományos Irodájának (Office of Science) érdeklődésére is számot tarthatnak. Grigoriev megjegyezte azt is, hogy a többszörös endoszimbiózis hozzájárult az elsődleges termelő szervezetek globális diverzitásának kialakulásához is. „Ennek a két algának a megszekvenálása a legelső Cryptophyta- és Chlorarachniophyta-genomok megismerését jelentette, és segítségünkre volt, hogy az eukarióták törzsfáján lévő hiányosságokat befoltozzuk, emellett, hogy új adatokat nyerjünk az eukarióták evolúciójának jobb megértéséhez”- tette hozzá.





A többszörös endoszimbiózis folyamata,
forrás

A kutatás során kiderült, hogy a két vizsgált alga meglepően komplex enzimkészlettel rendelkezik a szénmetabolizmus terén, emiatt gémjeik érdekesnek bizonyulhatnak mind az alap, mind az alkalmazott kutatással foglalkozók számára (pl. a fotoszintézis, a sejten belüli transzportfolyamatok vagy a bioüzemanyag-gyártás területein).

A B. natans 95 megabázisos (95 millió bázispár) és a G. theta 87 megabázisos genomját egyetlen sejtből indított tenyészeteket felhasználva szekvenálták meg, emellett pedig a National Center for Genome Resources intézetében, Új-Mexikóban transzkriptom-szekvenálást is végeztek. A szekvenciák elemzése során fény derült arra is, hogy ezek az algák miért tartják fenn citoplazmájukban a nukleomorfot: egyszerűen nem működnek bennük azok a transzportfolyamatok, melyekkel a bekebelezett eukarióta sejt fontos génjeit a saját magjukba szállíthatnák, mint ahogy az a nukleomorfot nem tartalmazó színes algákban történt  az evolúció során. Márpedig a korábbi gazda génjeinek működésére szükség van a plasztisz hatékony működtetése érdekében, így a két algafaj továbbra is fenntartja a nukleomorfot és a genetikai mozaicizmus állapotát.

A kutatás során bizonyítékot találtak arra is, hogy a B. natans sejtjeiben jelentős mértékű az egyes gének ún. alternatív splicing-ja, vagyis az egy génről szintetizálódó, de mégis különböző mRNS-ek képzése. Ez leginkább csak a többsejtű eukariótákra jellemző, így nagyon meglepte a kutatókat, főleg, hogy az alternatív splicing mértéke jóval meghaladja a lúdfű (Arabidopsis) genetikai modellnövény sejtjeiben tapasztaltét is.

A két alga megszekvenált genomja tehát érdekes evolúciós folyamatokra világított rá, és könnyen elképzelhető, hogy a szekvenciák további elemzése még több meglepő felismeréssel szolgál majd ezekről az egysejtűekről és az eukarióták evolúciójáról, valamint a genomok szabályozási folyamatairól.

Forrás: ScienceDaily, Doe Joint Genome Institute, Kép:
Guillardia theta

2012. dcember 3.

Walter P. Pfliegler
Cikk ajánlása » email:
Hozzászólás írása
Hozzászólás
 

Értékelések száma: 3, Cikk értéke (1-10):


Értékelje ezt a cikket! 


Hirdetés
Email cím:
Jelszó:

Regisztráció »
Elfelejtett jelszó »
Portálunk oldalai megfelelnek az egészségügyi információk megbízhatóságát és hitelességét garantáló HONcode előírásainak. Ezt: itt ellenőrizheti
Portálunk oldalai megfelelnek az egészségügyi információk megbízhatóságát és hitelességét garantáló HONcode előírásainak. Ezt:
itt ellenőrizheti
.
Oldal ajánlása (email):
Az ajánlót küldi (név):
Hirdetés