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Geni che consentono alle cellule nervose di comunicare possono provenire da batteri eoni fa

Alcuni dei geni che permettono alle cellule nervose e di alcuni altri tipi di cellule di inviare messaggi chimici elaborati gli uni agli altri sembra che siano stati trasferiti agli animali oi loro antenati immediati da batteri eoni fa, secondo uno studio condotto da ricercatori del National Library of Medicine e l'Istituto Nazionale di Salute del Bambino e lo Sviluppo Umano, entrambi parte del National Institutes of Health .

In particolare, i geni contengono le informazioni necessarie per rendere gli enzimi, che a loro volta sono fondamentali per rendere le molecole complesse che le cellule utilizzano per comunicare tra loro. Queste cellule di segnalazione molecole svolgono un ruolo di apprendimento, memoria, prontezza mentale, del sonno e reazioni allergiche.

Lo studio è stato pubblicato sul web all'indirizzo http://www.sciencedirect.com e apparirà nel numero di luglio di Trends in Genetica.

"Studiando questi enzimi nei batteri, possiamo essere in grado di ottenere una migliore idea di come funzionano degli esseri umani", ha detto il primo autore dello studio, Lakshminarayan Iyer, Ph.D., ricercatore, del National Center for Biotechnology Information della National Library of Medicine (NLM).

I batteri sono organismi monocellulari. In piante e animali, il DNA è contenuta in un compartimento di membrana legata chiamato nucleo. Il DNA dei batteri non è contenuto all'interno di un nucleo.

Per lo studio, i ricercatori hanno condotto una ricerca completa della National Library of Medicine database genetico. Essi hanno identificato un gruppo di geni necessari per fare alcuni enzimi coinvolti nella produzione dei messaggeri chimici che le cellule usano per comunicare. I geni sono presenti nei batteri e negli animali vertebrati, ma con alcune eccezioni, non nelle piante o altri organismi viventi complessi. La ricerca è stato richiesto dal precedente osservazione del gruppo che la arylalkylamine dell'enzima N-acetiltransferasi (AANAT) era presente negli animali, batteri e lieviti, ma in nessun altro organismo vivente. AANAT è usato per fare la melatonina, un ormone che regola i cicli del corpo di sonno e veglia.

I ricercatori hanno anche identificato i geni per gli enzimi che sono coinvolti nella produzione dei messaggeri chimici seguenti:

  • acetilcolina - coinvolta nell'apprendimento e nella memoria, la contrazione muscolare,

  • dopamina - la cui assenza determina la malattia di Parkinson

  • norepinefrina e epinefrina - coinvolti nella vigilanza, tono vascolare

  • serotonina - riguarda l'umore,

  • glutammato - coinvolti in stato di allerta

  • di ossido nitrico - coinvolto in molte funzioni corporee, tra cui regolazione della pressione sanguigna

  • istamina - coinvolti nella risposta allergica

I geni batterici potrebbero essere stati trasferiti agli organismi che sono stati gli antenati degli animali più di mezzo miliardo di anni fa, ha spiegato un altro degli autori dello studio, David Klein, Ph.D., ricercatore melatonina presso il National Institute of Child Health e Human Development (NICHD).

Non è noto come i geni sono stati trasferiti, ma il dottor Klein teorizza che una forma di cessione ha avuto luogo durante il ciclo riproduttivo, con i geni essendo stato incorporato in uno spermatozoo o cellule uovo o incorporate poco dopo la fecondazione. E 'possibile che il trasferimento potrebbe anche rappresentare una forma di infezione in cui materiale genetico viene trasferito in queste cellule riproduttive e quindi nel genoma del destinatario.

I batteri i geni trasferimento ad altri batteri, per mezzo di una molecola di DNA circolare conosciuto come un plasmide. Tuttavia, il dottor Klein ha detto, i batteri non sono ritenuti in grado di passare plasmidi di cellule animali.

Gli autori dello studio ha offerto una spiegazione alternativa per il fatto che alcuni geni sono presenti solo nei batteri e gli animali. Secondo questa spiegazione, tutti gli organismi viventi, una volta posseduto questi geni pure, e la maggior parte di loro perse. Tuttavia, gli autori hanno scritto che è improbabile che un grande gruppo di organismi viventi potrebbero aver perso così tanti geni.

La comprensione di come la funzione degli enzimi nei batteri possono fornire indicazioni sul modo in cui funzionano negli animali, il Dr. Klein ha detto. Tutti gli enzimi possono essere importanti per i batteri in quanto forniscono una funzione di disintossicazione - fanno i cambiamenti chimici all'interno dei batteri che eliminano le sostanze potenzialmente tossiche. AANAT, ha detto, è presente sia la ghiandola pineale situata nel cervello e nella retina degli esseri umani e altri primati. Nella ghiandola pineale, AANAT svolge un ruolo nella produzione di melatonina. Tuttavia, AANAT nella retina non produce melatonina. Il Dr. Klein sospetta che, nella retina, AANAT può avere un ruolo nel neutralizzare ed eliminare le sostanze tossiche. Attualmente sta studiando se una perturbazione in funzione AANAT svolge un ruolo nello sviluppo della degenerazione maculare, una malattia che altera la visione e che può portare a cecità.

http://www.nih.gov