Kjer je les sesekljan, morajo drobci padati

Домашний бургер с Американским соусом. На голодный желудок не смотреть. (Junij 2019).

Anonim

Bakterije in drugi prokarionti so bili približno milijard let, ker so uspeli razviti uspešne evolucijske strategije za preživetje. Na primer, imajo obrambne mehanizme, ki jim omogočajo diskriminacijo med samo-in ne-DNK v primeru virusne okužbe. Ti obrambni mehanizmi imenujemo sisteme za omejitev in temeljijo na ravnotežju med obema encima M (metiltransferaza) in R (omejevalna endonukleaza). M označuje endogeno DNK kot samozadostno z metiliranjem kratkih specifičnih sekvenc DNK, imenovanih mesta restrikcije, in R prepozna ne-metilirane restrikcijske lokacije kot nelegalne in cepi DNK, da postane neškodljiva.

Domnevalo se je, da je mehanizem diskriminacije sistemov restrikcijskih sprememb morda nepopolen in da tudi bakterije lahko doživljajo avtoimunske težave, saj je število restrikcijskih mest v številnih bakterijskih genomih nižje od pričakovanih. Ob navideznih možnih napakah lahko občasno cepitev samo-DNK spodbuja rekombinacijo DNA in prispeva k genetskim razlikam v mikrobnih populacijah in tako olajša prilagoditveni razvoj. Na spodnji strani pa lahko povzroči celično smrt in s tem povzroči fitnes strošek bakterijskih populacij. Kljub tem morebitnim posledicam avtoimunologija pri bakterijah doslej ni bila neposredno opazovana.

Maros Pleska, diplomantka v laboratoriju C? Lin Guet, asistentka na IST Avstriji, skupaj z ekipami svojih kolegov Edo Kussell iz Newyorške univerze in Yuichi Wakamoto na univerzi v Tokiu, kot tudi postdok IST Austria Tobias Bergmiller preučite ta scenarij v svojem prispevku, objavljenem 21. januarja 2016, v Current Biology.

Avtorji so proučevali dva različna sistema za omejitev, ki izvirajo iz bakterije Escherichia coli, imenovane EcoRI in EcoRV (izgovarja kot "eco R one" in "eco R five"). Pleska in njegovi kolegi so analizirali populacije in posamezne celice, ki so nosile te sisteme za modifikacijo omejitev, in ugotovila, da je EcoRI resnično nagnjena k napačnemu cepitvi samo DNK, medtem ko EcoRV ni. Ti avtoimunski dogodki so zelo redki in jih maskirajo večina celic, ki niso bile prizadete, zato je bil do sedaj odkrivanje bakterijske avtoimunosti velik eksperimentalni izziv.

Avtorji so ugotovili redke dogodke bakterijske avtoimunosti in pokazali, da se ob pojavu sproži SOS odziv in se specifični proteini izločijo za popravilo poškodovane DNK. S primerjavo in štetjem skoraj sto tisoč bakterijskih kolonij (glej sliko) so avtorji ugotovili, da v standardnih pogojih vse deluje popolnoma v redu, vendar se zmožnost odpravljanja škode zmanjša v razmerah, kjer so viri omejeni.

Toda zakaj so nekateri sistemi za spremembo omejitve verjetneje povzročili avtoimunost kot drugi? Guet in njegova ekipa sta ugotovila, da je verjetnost cepitve samega DNA večja za učinkovitejše sisteme za omejevanje sprememb - v tem primeru EcoRI. Zdi se, kot da bi ti sistemi včasih bili preveliki, da bi zaščitili celico pred škodo. Rezultat kaže na obstoj evolucijskega kompromisa med povečano zaščito pred eksogeno DNA in povečano avtoimunost.

Avtoimunostno delo ne bi bilo mogoče brez zelo interdisciplinarne ekipe iz Avstrije, Japonske in ZDA, ki jo je podprl znanstveni dodatek Young Investigator Human Frontier Science for Guet, Kussell in Wakamoto, ki posebej podpira interdisciplinarne projekte z visokim tveganjem in DOC Štipendija OeAW, dodeljena Pleski.

menu
menu