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Le prion semble fonctionner comme pierre de progression évolutionnaire

Quand une protéine misfolds, les résultats peuvent être désastreux. Un changement incorrect de la forme de la molécule peut mener aux maladies comprenant Alzheimer et Huntington. Mais les scientifiques ont découvert que les protéines misfolded peuvent avoir un aspect positif en levure, aidant des cellules dirigent le courant risqué de la sélection naturelle en exprimant un grand choix de traits génétiques cachés.

Ce qui est plus, au centre de ce procédé est un prion, une petite protéine trouvée dans la membrane de cellule du cerveau. La forme déformée de cette protéine est responsable de la maladie de la vache folle et entraîne la maladie neuve de Creutzfeld-Jakob chez l'homme.

« C'est la première fois que nous avons vu un prion affecter une cellule d'une manière dont avantageuse peut déterminer l'évolution d'un organisme, » dit Heather vraie, auteur important du papier, qui apparaîtra 15 août dans l'édition en ligne de la nature de tourillon.

Précédemment, rectifiez et directeur Susan Lindquist de Whitehead Institute rapporté qu'une protéine particulière Sup35 appelé de levure a d'une certaine manière modifié le métabolique propriété-ou phénotype-de la cellule quand elle « misfolded » dans une condition de prion. Sup35 aide le guide le procédé par lequel les cellules fabriquent des molécules de protéine. Cependant, quand Sup35 misfolds dans sa condition de prion, il forme les fibres amyloïdes assimilées à ceux trouvées dans les patients d'Alzheimer et fait aller les machines productrices de protéine des cellules rigoureusement de travers.

Le plus souvent, c'est délétère à la cellule. Dans environ 20% des cas a vérifié, cependant, l'équipe de bouton blanc a découvert que ces phénotypes neufs ont les moyens la cellule de levure un avantage de survie.

« Mais nous n'avons toujours pas connu les mécanismes moléculaires derrière ceci, » dit vrai, un ancien chercheur post-doctoral dans le laboratoire de Lindquist, et maintenant un professeur adjoint à l'université de Washington, St Louis. « Comment a exact fait la modification de prion l'apparence de la cellule ? »

La réponse a indiqué une torsion dans la compréhension traditionnelle de la façon dont les traits sont hérités.

Pour que Sup35 assure que la cellule s'affiche correctement les recettes de protéine a contenu en gènes, il se concentre sur ce qui sont des « codons non-sens » appelés - les parties d'ADN qui indiquent exact où dans le gène des extrémités d'une recette de protéine de détail. Sup35 s'assure que la cellule traduit seulement le matériau avant ces codons montrés.

Mais quand il misfolds dans une conformation de prion, Sup35 devient désordonné, et la cellule s'affiche au delà des codons non-sens, traduisant l'information génétique qui précédemment avait été en sommeil. Comme résultat, les modifications du phénotype des cellules.

Et voici où l'évolution entre.

À ces occasions rares quand, en raison d'un environnement particulier, les propriétés modifiées de la cellule lui fournissent un avantage de survie, la cellule transmet ce trait à sa progéniture. Mais quand les cellules de descendant sont conjuguées et le reassortment génétique a lieu, elles peuvent par la suite passer le long de ce même trait sans prion-qu'est, le trait devient fixe dans la lignée des cellules et ne dépend plus de la condition de prion. « Nous ne savons pas encore exact les cellules de descendant font ceci, » dit Lindquist, qui est également un professeur de biologie au MIT, « mais elles le font rapidement, souvent après une conjugaison unique. »

Le prion semble ainsi fonctionner comme pierre de progression évolutionnaire, ayant les moyens la population des cellules une occasion de survivre dans un environnement neuf où elles ont besoin d'un phénotype différent jusqu'à ce qu'elles puissent acquérir les altérations génétiques qui produisent le même effet.

Ces traits neufs sont génétiquement complexes. Quand Sup35 misfolds dans une forme de prion, il affecte un certain nombre de gènes d'un seul coup.

« Ce prion, » explique Lindquist, « a une capacité de cacher et publier l'information génétique à travers le génome entier qui peut contribuer aux traits neufs d'une voie complexe. »