Drie jaar geleden, „ultraconserved elementen“ werden ontdekt in de genomen van muizen, ratten, en mensen.
Dit zijn de opeenvolgingen van DNA 200 basisparen in lengte of langer -- wat zijn meer dan 700 lange tonende 100 percentenidentiteit van basisparen onder de drie species. Zij zijn volkomen behouden sinds de laatste gemeenschappelijke voorvader van muizen, ratten, en mensen, die zowat 85 miljoen jaar geleden leefde.
Deze en andere hoogst behouden opeenvolgingen worden verondersteld om met weinig of geen verandering voortgeduurd te hebben omdat zij onontbeerlijk zijn, uitoefenend functies essentieel voor uitvoerbaarheid of reproductie. De Wetenschappers in de Afdeling van de Genomica van het Joint Genome Institute van het van het Ministerie van Energie van Lawrence Berkeley Nationale die Laboratorium en van DOE deze hypothese te testen door techniek wordt opgesteld vier verschillende „knockout“ muizen, elk die geselecteerde één niet hebben ultraconserved element.
Als echt het onontbeerlijk, muizen ultraconserved ontbreken element zou moeten of sterven of niet kunnen haalbare nakomelingen produceren. Opmerkelijk, als onderzoekersrapport in September, toonde de kwestie van 2007 van Biologie PLoS, de knockoutmuizen in deze studie bijna geen nadelige gevolgen bij allen.
„Voor ons, was dit een werkelijk verrassend resultaat,“ zegt Nadav Ahituv van JGI van de Afdeling van de Genomica van het Laboratorium van Berkeley en van DOE, een menselijke geneticus die het experiment leidde. „Wij dachten volledig om de essentiële rol aan te tonen deze elementenspel door te tonen ultraconserved wat gebeurt wanneer zij missen. In Plaats Daarvan, waren onze knockoutmuizen niet alleen haalbaar en vruchtbaar maar toonden geen kritieke abnormaliteiten in de groei, levensduur, pathologie, of metabolisme.“
Edward Rubin, Directeur van het Joint Genome Institute en de Afdeling van de Genomica van het Laboratorium van Berkeley, die de studie leidden, had gezegd, „Vele wetenschappers gespeculeerd dat de reden voor absolute identiteit van opeenvolgingen in de loop van de 80 miljoen jaar dat de mensen en de knaagdieren divergeerden was dat deze opeenvolgingen voor het leven essentieel zijn: als een basis verandert, zou het organisme sterven, zodat is waarom wij absoluut geen opeenvolgingsveranderingen in deze gebieden zien. De resultaten van deze studie tonen duidelijk aan dat dit niet het geval is. Terwijl Ik niet denken wij kunnen besluiten dat de muizen die wij met hebben gecreeerd geschrapte elementen normaal zijn ultraconserved, kunnen wij vol vertrouwen besluiten dat de aanwezigheid van elementen niet wordt vereist voor de uitvoerbaarheid van het organisme.“ ultraconserved
Enkele 481 ultraconserved opeenvolgingen in mensen, ratten, en de muizen coderen opeenvolgingen, genen die voor proteïnen coderen, maar meer dan de genoemde helft, het noncoding elementen, is niet ultraconserved. De Vorige studies door de onderzoekers van het Laboratorium van Berkeley en hun collega's hebben een belangrijke rol voor deze noncoding opeenvolgingen in genregelgeving gesuggereerd; omdat zij handelen om de uitdrukking van genen te bevorderen zijn zij genoemd geworden „versterkers.“
Voor deze studie koos het team specifiek vier noncoding elementen, gedachte om versterkers van nabijgelegen genen ultraconserved te zijn dat wanneer veranderd leiden tot strenge ontwikkelingsabnormaliteiten of vruchtbaarheidsproblemen.
Bijvoorbeeld, ultraconserved het noncoding element nummer 467 (uc467) heeft 731 basisparen van opeenvolging die onder mens, muis, en rat identiek zijn; het is één van het langst van allen ultraconserved elementen binnen ons genoom. Uc467 wordt verondersteld om een versterker voor ARX te zijn, een gen dat, wanneer gebrekkig in muizen, mannelijke seksuele ontwikkeling stoort en dodelijke hersenenabnormaliteiten veroorzaakt, en in mensen veroorzaakt een brede waaier van neurologische en seksueel-ontwikkelingswanorde.
Gebruikend de standaardtechnieken van de muisgenetische biologie, bereidden de onderzoekers vier lijnen van knockoutmuizen voor, ultraconserved elk type die één van gekozen niet hebben elementen.
„Wij wisten dat het elimineren van de genen zelf tot dodelijkheid of seksuele abnormaliteiten in muizen leidt, en soms zegt andere problemen,“ Ahituv. „Verwachtten wij Zo dat muizen ontbreken opeenvolgingen ultraconserved die worden verondersteld om deze genen te regelen zouden veroorzaken een gelijkaardig resultaat: dodelijkheid of onvruchtbaarheid.“
In plaats van de verwachte drastische resultaten, echter, produceerden alle vier lijnen normale draagstoelen van gezonde muizen. Hun gewicht was normaal tijdens 10 weken van controle; de muizen werden gelet op zes maanden (en onderhand, zijn velen gelet veel langer op) en niet alleen overleefde maar bloeide. Zij werden onderworpen aan talrijke klinische analyses zonder tekens van abnormaliteit, en geen significante verschillen vergeleken bij de wild-typecontroles.
„Er is overvloed van bewijsmateriaal dat de hoogst behouden opeenvolgingen levensfuncties uitvoeren,“ zegt Ahituv. „Inderdaad, is de plaatsbepaling die opeenvolgingen noncoding die door evolutie onveranderd zijn geweest één van het belangrijkste gebruik van hulpmiddelenwetenschappers om belangrijke functionele elementen in een genoom te vinden.“