Foreslået en ny modelorganisme, der kan erstatte primater • Varvara Vedenina • Videnskabsnyheder om "Elements" • Genetik, Zoologi

Foreslået en ny model organisme, der kan erstatte primater.

Malaysiske dumme Tupaia belangeri. Billede fra www.theanimalfiles.com

Tupayi, der er nære slægtninge til primater, har længe tiltrukket forskernes opmærksomhed som en potentiel modelorganisme. Men indtil for nylig er genomet af disse dyr ikke blevet dechiffreret. Det nyligt offentliggjorte læsbare dumme genom åbner nye horisonter for biomedicinsk forskning og dopingtest.

Problemet med at vælge modelorganismer har været og forbliver relevant i biologi. Modelorganismer studeres intensivt af hundredvis af laboratorier i forskellige lande i verden, og forskning på dem er bredt finansieret. Det antages, at forskellige processer og mønstre, der opdages og studeres på modelorganismer, kan være forbundet med andre arter. Der er ikke så mange modelorganismer, hvilket er forståeligt, da en omfattende undersøgelse af hver model kræver mange års arbejde fra mange laboratorier. Den mest foretrukne model hvirvelløse dyr er nematoder. Caenorhabditis elegans og frugt flyve Drosophila melanogaster, model hvirveldyr – ferskvandsfisk Danio rerioSpur Frog Xenopus laevis og husmus Mus musculus.

Modelorganismer vælges normalt ifølge flere kriterier.De bør især have et lille kompakt genom, være lette at opdrætte i laboratoriet og have en relativt kort livscyklus. Men det viser sig, at ikke alle modelorganismer er så nemme at bruge. For eksempel er aber, som af åbenbare grunde anses for at være det mest hensigtsmæssige modelobjekt til undersøgelse af menneskersygdomme, slet ikke så behagelige at arbejde som vi gerne vil. Derfor er der i lang tid forsøgt at finde et mere passende objekt, alternativ til primater, til biomedicinsk forskning og testning af nye lægemidler. Tupayu blev tilbudt som kandidat – en lille slægtning af primater, der, det er sandt, var lang tilskrives insektsdyr. Blandt fordelene ved dumme som modelorganisme kan man nævne en lille kropsstørrelse, et højt forhold mellem hjernemasse og kropsmasse, en kort reproduktiv cyklus og som allerede nævnt et generelt anerkendt forhold til primater. Men indtil for nylig er det dumme genom ikke blevet dechifreret.

Endelig offentliggjorde et stort team af kinesiske forskere fra forskellige videnskabelige institutioner (Kunming Zoological Institute of Chinese Academy of Sciences, University of the Chinese Academy of Sciences og andre) det otseventede tupaya gen Tupaia belangeri chinensis. I fig.1 viser det fylogenetiske træ af 15 pattedyrsarter baseret på analysen af ​​2117 gener. Dette træ viser overbevisende, at dumme dyr adskilt fra primater omkring 90,9 millioner år siden, mens gnavere adskilt fra dem næsten 6 millioner år tidligere.

Fig. 1. Phylogenetisk træ på 15 pattedyr, bygget på grundlag af analysen af ​​2117 gener. Tupayi (tree shrew) pålideligt grupperet med primater. Figur fra den diskuterede artikel i Naturkommunikation

I artiklen stiller forfatterne spørgsmålet: Hvilke gener har dukket op i dumme og blev overført til primater? Sådanne gener blev identificeret 28. En af dem er psoriasinproteegenet (psoriasin), som duplikeres to gange i udviklingsprocessen som et resultat af hvilke stupas og primater har tre klynger af duplikerede gener. Dette protein spiller en vigtig rolle i den antibakterielle beskyttelse af hudoverfladen. Et andet eksempel er NKG2D-receptorgenet, som er karakteristisk for immunforsvarsceller, naturlige killingsceller og cytotoksiske T-lymfocytter. NKG2D-receptoren udløser operationen af ​​disse celler, hvilket resulterer i et immunrespons til forskellige infektioner og kræftformer. Denne type receptor aktiveres som reaktion på forskellige former for stress.

i T. belangeri chinensis unikke gener blev fundet. For eksempel er en familie af gener kodende for lette kæder af immunoglobuliner af lambda typen. Tupaya har fundet så mange som 67 varianter i denne familie af gener, mens kun 36 varianter er til stede i det humane genom (figur 2a). Immunoglobuliner kan blokere patogene antigener eller lette deres fjernelse, og det er klart, at jo flere af disse muligheder, desto højere er selektiv fordel af organismen. Så dum i dette tilfælde kan vi misundes.

Derudover blev 11 gener fundet tabt i Tupaya, som derimod findes i primater. Blandt dem er transglutaminasen (Transglutaminase) TGM4-enzymgenet, der udtrykker et seminalvæskeprotein. Dette protein spiller en vigtig rolle i sædkonkurrence og er mere karakteristisk for polygamiske organismer. Tupayi er kendt for deres monogame forbindelser, så mændene har ingen mening at opretholde mekanismerne for konkurrence, der arbejder efter kopiering. For primater er der tværtimod polygami typisk (mand er dog en undtagelse – men på dette emne læses A. Markovs bog "Evolution of Man").

Tupay har en relativt stor hjerne og veludviklede dele af hjernen, der ligner primater. Forfatterne af denne artikel mener det T. belangeri chinensis – En god model til studier af depressive lidelser hos mennesker. Status for en mandlig (dominerende – underordnet) er etableret i dullies som følge af arbejdet i de visuelle og olfaktoriske systemer. De fysiologiske og adfærdsmæssige ændringer, der forekommer hos den mandlige underordnede tupayi, ligner ændringer i patienter i en tilstand af depression. Hos mennesker er polymorfisme i serotonintransportgenet (promotor) (serotonintransportør) korreleret med graden af ​​modtagelighed for stress og depression. Husk, at serotonintransportøren i synaps transporterer serotoninmolekylet fra den synaptiske kløft tilbage til det præsynaptiske neuron. Tupay mangler dette locus, hvilket tyder på en anden mekanisme til regulering af dette gen for stress. På samme tid fandt forfatterne alle 23 kendte neurotransmittertransportører ansvarlige for forskellige former for depression hos mennesker. Desuden adskiller alle transportører, med undtagelse af glycintransportøren, praktisk talt ikke i tupaya og mennesker. Dette gør det lille dyr til et attraktivt objekt til at studere stress og teste forskellige antidepressiva.

Fig. 2. Sammenligning af immunsystemet i dumme og menneskelige. (ogA) Familie af gener kodende for lette kæder af immunoglobuliner af lambda-typen; i rødt markerede gener fundet i dumme, sort – hos personen (b) Phylogenetisk genetræ af det vigtigste histokompatibilitetskompleks (MHC) klasse I hos mennesker (grønt område), dumme (rødt område) og mus (blå område). (c) Sammenligning af MHC klasse III gener i dumme og menneskelige afslører den eneste forskel i dobbeltarbejde af C4 genet (markeret med rødt). (d) Trim gener i dumme og menneskelige; dumme genet tabt TRIM34men der er flere gen duplikationer TRIM5, med transposon CypA indsat i en af ​​dem. Figur fra den diskuterede artikel i Naturkommunikation

Hepatitis B og C, der er forårsaget af HBV (Hepadnaviridae) og HCV (Flaviviridae) vira, er ekstremt almindelige og farlige smitsomme sygdomme. Kun fra hepatitis B i verden hvert år dør 600 tusinde mennesker. Det har tidligere vist sig, at leverparenchymceller eller hepatocytter i tupaya kan inficeres med humane HBV- og HCV-vira. Efter at have læst genomet T. belangeri chinensis det blev tydeligt, at nye horisonter åbner op for forskning om generne for immunforsvaret for viral hepatitis. I denne henseende spiller gener af det store histokompatibilitetskompleks eller MHC (Major histotocompatibility complex) en vigtig rolle i udviklingen af ​​immunitet. MHC klasse I gener T. belangeri chinensis selv om de er grupperet i en separat gruppe, viser de sig at være tæt på dem hos mennesker (figur 2b). Klasse III MHC-gener adskiller slet ikke mellem dumme og humane, og den eneste forskel ligger i en yderligere kopi af C4 genet (figur 2c). Gen, der blokerer replikationen af ​​genomet af HBV-virusen eller hæmmer aktiviteten af ​​denne virus kaldes Trim. Gør dum, i modsætning til mennesker, gen TRIM5 repræsenteret af flere kopier, og i øvrigt er et mobilelement eller en transposon (figur 2d) indbygget i et af eksemplerne, hvilket gør Tupayu relateret til flere arter af aber.

Så det afkodede dumme genom giver forskerne et kraftigt nyt redskab, der kan bruges til at studere forskellige sygdomme og afprøve nye lægemidler. Måske vil dette dyr helt sikkert erstatte macaque og chimpanse i biomedicinsk forskning.

Kilde: Yu Fan, Zhi-Yong Huang, Chang-Chang Cao, Ce-Shi Chen, Yuan-Xin Chen et al. Genome af det kinesiske træskrue // Naturkommunikation. 2013. V. 4. Nr. 1426. (Artiklen er frit tilgængelig.)

Varvara Vedenina


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: