Il regolamento del gene determina le differenze dello umano-scimpanzé

Le vaste differenze fra gli esseri umani e gli scimpanzè sono dovute più ai cambiamenti nel regolamento del gene che le differenze in diversi geni stesse, ricercatori da Yale, l'università di Chicago e l'istituto di Eliza e di Walter Corridoio in Australia, discute nell'emissione del 9 marzo 2006 della natura del giornale.

Gli scienziati forniscono la nuova prova potente per una teoria di 30 anni, proposta in un documento classico da re di Maria-Claire e da Allan Wilson di Berkeley. Che il documento 1975 ha documentato la similarità di 99 per cento dei geni dagli esseri umani e dagli scimpanzé ed ha suggerito che regolamento alterato del gene, piuttosto che cambia nella codifica, potrebbe spiegare quanto così pochi cambiamenti genetici potrebbero produrre le ampie differenze anatomiche e comportamentistiche fra i due.

Facendo uso della tecnologia novella di gene-schiera per misurare simultaneamente le dimensioni di espressione genica in migliaia di geni, questo studio indica che come gli esseri umani hanno diverso dai loro antenati della scimmia durante i cinque milione anni ultimi, i geni per i fattori di trascrizione - quali controllo l'espressione di altri geni - erano quattro volte probabili cambiare i loro propri reticoli di espressione come i geni che regolamentano.

Poiché influenzano l'attività di molti obiettivi genetici “a valle„, i piccoli cambi nell'espressione di questi geni regolatori possono avere un impatto enorme.

“Quando abbiamo esaminato l'espressione genica, abbiamo trovato equo i piccoli cambi durante 65 milione anni del macaco, dell'orangutan e dell'evoluzione dello scimpanzè,„ ha detto lo studio l'autore Yoav Gilad, il Ph.D., assistente universitario della genetica umana all'università di Chicago, “seguito da cambiamento rapido, lungo i cinque milione anni dello stirpe umano, che è stato concentrato su questi gruppi specifici di geni. Questa evoluzione rapida nei fattori di trascrizione si è presentata soltanto in esseri umani.„

“Per 30 anni che gli scienziati hanno sospettato che il regolamento del gene ha svolto un ruolo centrale nell'evoluzione umana,„ ha detto il bianco, Ph.D., professore associato della genetica e l'ecologia ed evoluzione di Kevin a Yale ed all'autore senior dello studio. “Oltre al supporto di prestito all'idea che cambia nel regolamento del gene è una parte fondamentale di nostra cronologia evolutiva, questi nuovi risultati contribuisce a definire esattamente che i fattori regolatori possono essere importanti, almeno in determinati tessuti. Ciò aiuta aperto la porta ad una dissezione funzionale del ruolo del regolamento del gene durante l'evoluzione degli esseri umani moderni.„

Per misurare i cambiamenti nell'espressione genica dalle specie differenti, il bianco e Gilad hanno sviluppato la prima schiera multispecie del gene. Ciò li ha permessi di confrontare il livello di espressione di più di 1.000 geni fra gli esseri umani, gli scimpanzé, gli orangutan ed i macachi del reso - rappresentare circa 70 milione anni di evoluzione. Per rendere i campioni comparabili, i ricercatori hanno studiato il tessuto dal fegato - una delle sorgenti più omogenee - da cinque maschi adulti da ciascuna delle quattro specie.

Hanno messo a fuoco la loro ricerca ai livelli di espressione di due insiemi dei geni, di quelli che sono rimanere in gran parte immutati attraverso tutte e quattro le specie, di suggerimento che ci era poca stanza - o esigenza - di miglioramento e di quelli che sono cambiato il più drammaticamente, solitamente nello stirpe umano - un'indicazione degli incentivi potenti di adattarsi a in corso d'evoluzione.

Dei 1.056 geni da tutte e quattro le specie, 60 per cento hanno avuti livelli equo coerenti di espressione attraverso tutte e quattro le specie. “I livelli di espressione di questi geni sembrano rimanere costanti per circa 70 milione anni,„ gli autori hanno scritto, “suggerendo che il loro regolamento fosse nell'ambito del vincolo evolutivo.„

Molti di questi geni sono compresi nei trattamenti cellulari di base. Gli autori suggeriscono che quello alterare il regolamento di questi geni fondamentali ed antichi possa essere nociva. Infatti, cinque dei 100 geni più stabili hanno alterato i livelli di espressione nel cancro di fegato.

Quando egualmente hanno cercato i geni umani con i livelli elevati significativamente o più bassi di espressione, hanno trovato 14 geni con l'espressione aumentata e cinque con l'espressione in diminuzione. Mentre soltanto dieci per cento dei geni nella schiera totale erano fattori di trascrizione, 42 per cento di quelli con l'espressione aumentata in esseri umani erano. Nessuno di quelli con l'espressione più bassa erano fattori di trascrizione. Questo reticolo, gli autori nota, è coerente con “la selezione direzionale.„

Gli studi precedenti hanno trovato che molti di questi stessi geni egualmente si sono evoluti rapido in esseri umani, accumularsi cambia nella loro sequenza codificante come pure nelle tariffe di espressione. “Insieme,„ aggiungono, “l'aumento di questi risultati la possibilità che la funzione ed il regolamento dei fattori di trascrizione sono stati modificati sostanzialmente nello stirpe umano.„

Ciò è molto un modo efficace di fare i grandi cambiamenti con sforzo pochissimo, secondo Gilad. Alterando i fattori di trascrizione, l'intera rete regolatrice può cambiare con molto poche mutazioni, aumentanti l'impatto e minimizzanti il rischio.

“La grande domanda,„ ha detto, “è perché sono gli esseri umani così differenti? Che specie di cambiamenti nell'ambiente o nello stile di vita determinerebbero così variazione rapida nell'espressione dei geni - in questo caso nel fegato - in esseri umani ed in nessun altro primate?„

Parte della risposta, sospetta, è alterazioni rapide nella dieta, probabilmente relativa all'acquisizione di incendio ed alla preferenza emergente per cibo cotto. “Nessun altro animale conta su cibo cotto,„ ha detto. “Forse qualcosa nel trattamento di cottura ha alterato i requisiti biochimici di accesso massimo alle sostanze nutrienti come pure della necessità elaborare le tossine naturali trovate in alimenti animali e del pianta.„

Ciò è appena la prima di una serie di simili studi, ha detto Gilad, che esaminerà i cambiamenti nell'espressione genica durante tempo evolutivo. I punti seguenti sono di esaminare le più grandi schiere dei geni e di mettere a fuoco su altri tipi del tessuto.