ETH研究酵母細胞的研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種新的機制來檢測外國從病原體遺傳物質(zhì)或環(huán)境污染,并使其無害。在他們歷史悠久,細菌已經(jīng)開發(fā)出一種有效的免疫系統(tǒng)檢測和抵御入侵遺傳物質(zhì)從病毒或細菌競爭。一個元素的“先天”在單細胞生物免疫防御CRISPR-Cas系統(tǒng)商店遺傳物質(zhì)從入侵者識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)是否有類似的機制作為一種有效的自動免疫防御系統(tǒng)在細胞水平上。研究人員認為,簡單的真核細胞功能這樣的機制,但他們不知道哪些;直到現(xiàn)在,沒有進一步研究的主題。

不尋常的防御機制

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

著絲點染色體的兩半,稱為染色單體,連接。它也是一個蛋白復(fù)合物稱為動粒組裝。在細胞分裂期間,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,離開一個染色單體母細胞和其他推動進入子細胞。這將確保遺傳物質(zhì)是母親和女兒細胞之間均勻分布。

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)出分子信號優(yōu)化壓實的結(jié)束。

相比之下,外國DNA DNA或遺傳材料作為病毒圈,不時進入細胞,或染色體沒有centromere-cannot凝結(jié)。因此,著絲粒不能組裝,因此沒有附件網(wǎng)站梭形纖維。

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

擺脫與母細胞的DNA

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

近年來,研究得出了一個驚人的發(fā)現(xiàn),很大程度上取決與著絲粒物種。“期望這樣的一個核心和重要結(jié)構(gòu)幾乎沒有改變在進化的過程中,因此非常類似的跨物種,”Barral表示。

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

“我們的發(fā)現(xiàn),著絲粒是一個細胞的自動防御外來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。

著絲粒促進新物種的出現(xiàn)嗎?

這些發(fā)現(xiàn)可能也有一個軸承新物種出現(xiàn)。例如,如果人口除以一個地理上的障礙,每個兩半的人口可能會接觸到不同的病原體。結(jié)果,著絲粒會進化出不同的兩組。

應(yīng)該從這兩組人在稍后的時間點,然后滿足可能是生育的事實阻礙著絲粒不再是一致的。“這僅僅是猜測,但我們可以想象,這兩個人群不再承認彼此是一個相同的物種。所以這種機制可能會發(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,面包酵母的遠房親戚。裂殖酵母染色體是類似的動物。研究人員想知道他們是否也有防御機制在細胞水平。Barral也在尋找真菌病毒攻擊。“沒有什么發(fā)現(xiàn)文獻中,”他說,“但是,由于酵母真菌和功能我們已經(jīng)描述的免疫機制,我假設(shè)病毒也攻擊真菌和滲入他們的DNA。”他說,這只是一個時間問題,直到他們發(fā)現(xiàn)這種病毒。

瑪麗琳和他的同事在這學習了四年。酵母的想法有一個防御機制第一次來到他們十年前,當他們在這些微生物研究衰老過程。“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)母細胞的衰老過程。“這新的工作表明,拼圖的各個部分我們已經(jīng)在近年來真的適合在一起。”