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el Proteína-misfolding acelera la evolución de la levadura

Bajo tensión, las células de levadura pueden soltar un mecanismo notable basado en proteína-misfolding eso les dan nuevas características sin requerir mutaciones genéticas.

Los investigadores en el laboratorio de Susan Lindquist de la pieza de Whitehead ahora han mostrado que este mecanismo está accionado mucho más a menudo como las células experimentan la tensión, sugiriendo que está adaptado para desempeñar exactamente este papel en la evolución.

El mecanismo se basa en una proteína del prión-uno misfolded en una configuración inusual que pueda cambiar su función dentro de una célula.

“Cuando las cosas son estupendas, sólo una en millón de tirones de las células de levadura en el estado del prión,” observa a Susan Lindquist. “Pero bajo tensión, el organismo no está manteniendo su proteína también, así que es más probable que mueva de un tirón en ese estado. Cuanto más esfuerzo, más que es probable cambiar a ese estado.”

En levadura, el prión [PSI+] es una versión misfolded de la proteína Sup35, que desempeña un papel dominante en cómo las células traducen sus moléculas del ARN de mensajero a las proteínas. Estudios anteriores mostraron que [PSI+] cambia cómo los extremos de la traslación del ARN de mensajero, así destapando variaciones genéticas ocultadas creando las proteínas alteradas que cambian la célula.

La mayor parte de los fenotipos resultantes (variantes del organismo) no tienen ningún efecto sobre supervivencia de la célula ni hacen cosas peores. “Solamente alrededor de un cuarto del tiempo, los fenotipos son buenos,” dice a Lindquist, que es también investigador del Howard Hughes Medical Institute y profesor de la biología en Massachusetts Institute of Technology. “La levadura puede crecer a veces en fuentes de energía que no podría crecer conectado antes, o antibióticos del withstand no podría soportar.”

¿Pero era apenas una coincidencia, como algunos biólogos han mantenido, que las células de levadura han mantenido este mecanismo por cientos de millones de años? ¿O se ha desarrollado real como manera para que la levadura se desarrolle más rápidamente?

Puesto que el cambio que induce es generalmente perjudicial que beneficioso, si este mecanismo se significa realmente para acelerar la evolución, debe convertirse en condiciones inferiores mas comunes que son agotadoras para los célula-ambientes que no se adaptan al fenotipo actual de la célula. Es decir, Lindquist dice, en las situaciones donde vale el tomar de una ocasión.

Para probar esta hipótesis, los científicos primero examinaron a lo que pudieron ayudar los genes a inducir el estado del prión, surcando a través del genoma entero de Saccharomyces Cerevisiae, la levadura del panadero común que los biólogos han estudiado intensivo durante muchos años. Jens Tyedmers, autor importante en el papel publicado en la biología de PLoS el 25 de noviembre, probado 4700 deformaciones de la levadura que cada uno faltó uno de los genes en el genoma de levadura, y después probado la capacidad de cada deformación de crear el prión.

Entre las deformaciones más acertadas en generar priones, “encontramos muchos genes que están implicados básicamente en la regulación de la reacción de una célula a la tensión,” denunciamos Tyedmers, antes un postdoc en el laboratorio de Lindquist y ahora líder del proyecto de investigación en el centro para la biología molecular en Heidelberg, Alemania.

Con ese estímulo, Maria Lucía Madariaga, otro autor importante en el papel, continuó hacer pruebas de tensión en la levadura.

“Quisimos utilizar algunas condiciones que usted encontraría en naturaleza,” observamos Madariaga, antes un estudiante de tercer ciclo en el laboratorio de Lindquist y ahora a un Doctor en Medicina candidato en la Facultad de Medicina de Harvard. La “levadura que cuelga fuera en un viñedo está conforme a calor, a sal y a otra las tensiones.”

Después de crear estos ambientes resistentes en placas de Petri, los investigadores vieron que cuando las células de levadura no crecieron correctamente más, comenzaron a formar el prión más a menudo. “Algo de producción creciente estas tensiones hasta el doblez 60, un efecto inesperado grande del prión,” dice Madariaga.

“Cuando las cosas son estupendas, sólo una en millón de tirones de las células de levadura en el estado del prión,” observa Lindquist. “Pero bajo tensión, el organismo no está manteniendo su proteína también, así que es más probable que mueva de un tirón en ese estado. Cuanto más esfuerzo, más que es probable cambiar a ese estado.”

El ese encontrar ayuda a hacer el caso socorros de ese este mecanismo en la evolución acelerante. “Es siempre difícil probar cualquier argumento sobre cómo un mecanismo se desarrolló, pero éste ofrece una historia lógica coherente,” ella dice.

Las funciones similares del prión aparecen en otras especies de levadura que se han desarrollado sobre un alcance de 800 millón-años, Lindquist agregan. “Es muy duro entender cómo este organismo habría permitido eso a menos que el mecanismo respondiera real a un propósito útil a veces.”

Mientras que los nuevos fenotipos del prión-estado pueden pasar conectado sus cambios a sus descendientes, son también muy probables perder sus priones. Pero si los fenotipos son bastante acertados, la presión selectiva sobre el organismo puede revelar las variaciones genéticas subyacentes que les dieron sus talentos en el primer lugar.

El más conocido como los agentes infecciosos en enfermedad de las vacas locas, priones también saben desempeñar papeles positivos en biología, los científicos acentúan. “Un prión no es necesariamente perjudicial; en levadura puede ser una manera diferente para que una célula cifre la información,” dice Tyedmers.