Tzw. "śmieciowe DNA" może pomóc przetrwać stres środowiskowy

Podobnie jak niepotrzebne sceny w filmie, niektóre sekwencje w naszych genach trafiają na stracenie, a komórki nie wykorzystują ich do tworzenia białek. Mimo tego dwa badania wykazały, że niekodujące segmenty, zwane intronami, pomagają drożdżom przetrwać w trudnych momentach życia podczas stresu wywieranego przez środowisko.

- Badanie otwiera zupełnie nowy paradygmat tego, co mogą robić introny - podkreśla ewolucyjny biolog molekularny, Scott Roy z San Francisco State University w Kalifornii, który nie był związany z badaniami.

- Badania wyjaśniają dlaczego drożdże zachowały to, co wcześniej uważano za "śmieciowe DNA", które nie koduje żadnych białek i jest zbędne - mówi mikrobiolog drożdży Guillaume Chanfreau z University of California, Los Angeles.

Introny są powszechne w roślinach i grzybach, a także u ludzi i innych zwierząt. Każdy z naszych około 20 000 genów ma średnio osiem sekwencji niekodujących. Kiedy jedna z naszych komórek zaczyna wytwarzać białko z określonego genu, enzymy generują kopię RNA, która obejmuje również introny. Następnie komórka niszczy introny zawarte w RNA i łączy ze sobą pozostałe części. Tak przygotowana sekwencja RNA służy jako swoisty przewodnik do budowy białka.

Usunięcie intronów wymaga dużej ilości energii i złożonego zestawu nożyc molekularnych, co sugeruje, że takie sekwencje ewoluowały w celu wykonywania określonych funkcji. Początkowo traktowano je jako śmieci, ale badacze zaczęli ostatnio identyfikować nietypowe role. Na przykład introny w niektórych genach mogą pomóc kontrolować ilość białek wytwarzanych przez komórkę.

 W drożdżach piekarskich funkcje większości sekwencji są niejasne. Naukowcy systematycznie usuwali introny z drożdży, produkując setki szczepów, z których każdy pozbawiony był wszystkich sekwencji niekodujących z jednego genu. Badacze następnie hodowali kombinacje tych zmodyfikowanych szczepów obok normalnych grzybów. Ostatecznie okazało się, że większość ze szczepów z brakującymi intronami szybko wymarła w trudnych warunkach środowiskowych, ponieważ nie potrafiła konkurować z normalnymi drożdżami. Jednak radziła sobie wyraźnie lepiej, gdy w środowisku nie brakowało składników odżywczych.

- To było wyjątkowo dziwne - mówi były student Bartela, Jeffrey Morgan, obecnie biolog molekularny z University of Utah w Salt Lake City. Podobnie jak zespół Abou Eleli, grupa Bartela odkryła, że introny wspomagają drożdże podczas stresu środowiskowego, ale szkodzą komórkom żyjącym w bardziej sprzyjających warunkach. Jeszcze nie jest jasne, czy podobne zależności występują u ludzi.

Źródło: Sciencemag.org