ETH研究酵母細(xì)胞的研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種新的機(jī)制來(lái)檢測(cè)外國(guó)從病原體遺傳物質(zhì)或環(huán)境污染,并使其無(wú)害。在他們歷史悠久,細(xì)菌已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種有效的免疫系統(tǒng)檢測(cè)和抵御入侵遺傳物質(zhì)從病毒或細(xì)菌競(jìng)爭(zhēng)。一個(gè)元素的“先天”在單細(xì)胞生物免疫防御CRISPR-Cas系統(tǒng)商店遺傳物質(zhì)從入侵者識(shí)別病原體和趕走在隨后的感染。

相比之下,還不知道真核生物(“更高”的生命形式)是否有類似的機(jī)制作為一種有效的自動(dòng)免疫防御系統(tǒng)在細(xì)胞水平上。研究人員認(rèn)為,簡(jiǎn)單的真核細(xì)胞功能這樣的機(jī)制,但他們不知道哪些;直到現(xiàn)在,沒(méi)有進(jìn)一步研究的主題。

不尋常的防御機(jī)制

現(xiàn)在領(lǐng)導(dǎo)的研究小組Yves Barral,蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的生物化學(xué)教授,發(fā)現(xiàn)他們正在尋找什么酵母細(xì)胞。他們發(fā)現(xiàn),這些單細(xì)胞真菌特性至今未知防御機(jī)制位于細(xì)胞內(nèi)的一個(gè)驚人的發(fā)現(xiàn):染色體的著絲粒。科學(xué)家們發(fā)表了他們的研究成果在最新一期的《細(xì)胞》雜志上。

著絲點(diǎn)染色體的兩半,稱為染色單體,連接。它也是一個(gè)蛋白復(fù)合物稱為動(dòng)粒組裝。在細(xì)胞分裂期間,所謂的梭形纖維附著在著絲粒為了姐妹染色單體分離,把他們分開(kāi),離開(kāi)一個(gè)染色單體母細(xì)胞和其他推動(dòng)進(jìn)入子細(xì)胞。這將確保遺傳物質(zhì)是母親和女兒細(xì)胞之間均勻分布。

外源DNA不凝結(jié)

瑪麗琳和他的同事已經(jīng)證明了著絲粒起著關(guān)鍵作用染色體縮合。它決定了何時(shí)以及如何染色體濃縮,特別是在它的附近。染色體著絲粒也發(fā)出分子信號(hào)優(yōu)化壓實(shí)的結(jié)束。

相比之下,外國(guó)DNA DNA或遺傳材料作為病毒圈,不時(shí)進(jìn)入細(xì)胞,或染色體沒(méi)有centromere-cannot凝結(jié)。因此,著絲粒不能組裝,因此沒(méi)有附件網(wǎng)站梭形纖維。

在細(xì)胞分裂過(guò)程中,非壓縮遺傳物質(zhì)是承認(rèn)并積極保留在未來(lái)的兩個(gè)子細(xì)胞,研究人員稱之為母細(xì)胞。這樣,外國(guó)DNA是局限在母細(xì)胞,而子細(xì)胞只包含特征DNA,即一半的染色單體是可以預(yù)料到的。

擺脫與母細(xì)胞的DNA

這種不對(duì)稱分裂看到母細(xì)胞收集一文不值有機(jī)體的DNA,使它更快的衰老和死亡。這是如何酵母細(xì)胞確保潛在的有害遺傳物質(zhì)不會(huì)徘徊在人群中。的子細(xì)胞可分為一次又一次建立人口僅包含可靠的DNA。

近年來(lái),研究得出了一個(gè)驚人的發(fā)現(xiàn),很大程度上取決與著絲粒物種。“期望這樣的一個(gè)核心和重要結(jié)構(gòu)幾乎沒(méi)有改變?cè)谶M(jìn)化的過(guò)程中,因此非常類似的跨物種,”Barral表示。

ETH的研究小組已經(jīng)提出了一個(gè)可能的解釋:“這種快速的進(jìn)化率著絲?？赡苁怯伤拗骱筒≡w之間的軍備競(jìng)賽,”他解釋說(shuō)。病原體會(huì)很快學(xué)會(huì)如何規(guī)避控制在染色體著絲點(diǎn)練習(xí)凝結(jié)。這可能增加宿主生物體不斷改變著絲點(diǎn)的壓力,以防止外國(guó)的傳遞遺傳物質(zhì).

“我們的發(fā)現(xiàn),著絲粒是一個(gè)細(xì)胞的自動(dòng)防御外來(lái)DNA的一部分或許可以解釋為什么這部分物種之間的染色體大大不同,“Barral表示。

著絲粒促進(jìn)新物種的出現(xiàn)嗎?

這些發(fā)現(xiàn)可能也有一個(gè)軸承新物種出現(xiàn)。例如,如果人口除以一個(gè)地理上的障礙,每個(gè)兩半的人口可能會(huì)接觸到不同的病原體。結(jié)果,著絲粒會(huì)進(jìn)化出不同的兩組。

應(yīng)該從這兩組人在稍后的時(shí)間點(diǎn),然后滿足可能是生育的事實(shí)阻礙著絲粒不再是一致的。“這僅僅是猜測(cè),但我們可以想象,這兩個(gè)人群不再承認(rèn)彼此是一個(gè)相同的物種。所以這種機(jī)制可能會(huì)發(fā)揮重要作用在物種形成," Barral嫌疑犯。

尋找病毒酵母

他和他的工作組目前正在研究裂殖酵母,面包酵母的遠(yuǎn)房親戚。裂殖酵母染色體是類似的動(dòng)物。研究人員想知道他們是否也有防御機(jī)制在細(xì)胞水平。Barral也在尋找真菌病毒攻擊。“沒(méi)有什么發(fā)現(xiàn)文獻(xiàn)中,”他說(shuō),“但是,由于酵母真菌和功能我們已經(jīng)描述的免疫機(jī)制,我假設(shè)病毒也攻擊真菌和滲入他們的DNA。”他說(shuō),這只是一個(gè)時(shí)間問(wèn)題,直到他們發(fā)現(xiàn)這種病毒。

瑪麗琳和他的同事在這學(xué)習(xí)了四年。酵母的想法有一個(gè)防御機(jī)制第一次來(lái)到他們十年前,當(dāng)他們?cè)谶@些微生物研究衰老過(guò)程。“有明顯衰老和防御病原體之間的聯(lián)系,”Barral表示。他們的DNA處理像多余的蛋白質(zhì)母細(xì)胞的衰老過(guò)程。“這新的工作表明,拼圖的各個(gè)部分我們已經(jīng)在近年來(lái)真的適合在一起。”