I Biologi scoprono il maschio-danno del mutante del mtDNA che conferma l'ipotesi della maledizione della madre

C'è nuova prova che la maledizione “della madre„ - la possibilità che le mamme possono trasmettere i geni ai loro bambini che nocciono ai loro figli ma alle non loro figlie - tenute vere in animali.

Una Tal possibilità sorge perché ci sono due parti indipendenti del genoma nelle celle dell'eucariota, che sono trovate in piante ed in animali ed i due sono bloccati “da una in una corsa agli'armamenti molecolare guidata da conflitto„ quei sanità e benessere di impatti. Il La parte del leone sul genoma è situato nel nucleo delle cellule. Ma c'è egualmente una parte secondaria molto più piccola situata nei mitocondri.

Secondo la teoria corrente, i mitocondri erano batteri originalmente indipendenti che hanno sviluppato una capacità di spillare le molecole altamente tossiche dell'ossigeno come fonte di energia potente. Gli Eucarioti mancavano di questa capacità, in modo da alcuni di loro hanno trovato un modo inghiottire l'antenato dei mitocondri senza digerirlo - convertendolo “in endosymbiont,„ un organismo quel vive all'interno dell'organismo di un altro organismo. A Differenza del genoma nucleare, che è sviluppato da una combinazione di materiale genetico del padre e madre, il genoma mitocondriale è passato giù esclusivamente dalla madre. Di conseguenza, la prole maschio è un vicolo cieco evolutivo. Mentre la selezione naturale attivamente sopprime le mutazioni nel DNA (mtDNA) mitocondriale che indeboliscono le femmine, non c'è meccanismo diretto per la sarchiatura fuori dei quelli che indeboliscono i maschi: una situazione che quello piombo alla maledizione della madre.

Mentre la selezione naturale attivamente sopprime le mutazioni nel DNA (mtDNA) mitocondriale che indeboliscono le femmine, non c'è meccanismo diretto per la sarchiatura fuori dei quelli che indeboliscono i maschi: la situazione che permette la maledizione della madre.

Ora, un gruppo dei biologi dalla Vanderbilt University ed il Centro di Ricerca Sul Cancro Di Fred Hutchinson a Seattle hanno scoperto un mutante del mtDNA nel melanogaster della Drosofila della mosca di frutta che conferma l'ipotesi della maledizione della madre in animali: Diminuisce la fertilità della prole maschio mentre invecchiano ma non ha alcun effetto osservabile sui fratelli germani femminili.

“Durante i 20 anni da quando questa possibilità è stata riconosciuta, alcuni mutanti mitocondriali sono stati riferiti che hanno effetti deleteri sulla prole maschio,„ hanno detto Maulik Patel, assistente universitario delle scienze biologiche a Vanderbilt che ha diretto lo studio, “ma nessuno di loro hanno indicato in modo convincente che i mutanti non hanno avuti alcuni effetti negativi sulle femmine. Il Nostro studio è il primo da guardare completamente per gli effetti possibili di maschio-danno dei mutanti del mtDNA sulle femmine ed eravamo fortunati trovare un tale mutante che ha un impatto negativo sulla prole maschio senza avere, per quanto possiamo valutare, tutti gli effetti contrari sui fratelli germani femminili.„

La scoperta è descritta in un 2 agosto online pubblicato articolo nel eLife del giornale.

“La maledizione delle madri„ è una delle conseguenze più bizzarre della selezione naturale. Secondo la teoria evolutiva, il DNA (mtDNA) mitocondriale ed il DNA nucleare sono bloccati in una concorrenza senza fine. Poichè uno accumula le mutazioni utili, quindi l'altro è costretto per adattarsi. Ciò è conosciuta come “l'ipotesi Rossa della Regina.„ Il nome è derivato da un'istruzione rilasciata dalla Regina Rossa in Lewis Carroll Attraverso il Guardare-Vetro: “… cattura tutto il funzionamento che potete fare, tenere nello stesso luogo.„

In impianti, che hanno genoma mitocondriali molto più grandi che contengono un più grande numero dei geni, le istanze notevoli dei mitocondri didanno già sono state scoperte. Il genoma mitocondriale in animali è molto più piccolo, tuttavia, rendendolo molto più duro individuare le simili mutazioni didanno.

L'esperimento che infine ha scoperto il mutante didanno del mtDNA era qualcosa di una giro-de-forza che ha richiesto più di quattro anni per completare. Gli scienziati hanno installato 18 righe indipendenti di mosche di frutta, ogni consistere 300 femmine e di 100 maschi. In 12 di queste righe femmine vergini sono stati raccolti ogni generazione e sono stati accoppiati con i maschi dall'azione originale. I ricercatori hanno fatto questo per 35 generazioni (circa 70 settimane). Nelle sei righe rimanenti alle femmine sono state permesse accoppiarsi con i maschi del fratello germano della loro scelta. Durante questo periodo i ricercatori stavano riflettendo la forma fisica delle mosche per determinare se i maschi stavano ottenendo nociuti a.

“Ganesh Miriyala, Aimee Littleton ed Io hanno speso un anno e mezzo “che lancia vola„ senza l'idea di se avremmo finito con qualche cosa significativo,„ hanno detto Patel. Miriyala e Littleton erano tecnici della ricerca al Centro di Hutchinson.

Fortunatamente, quando sono stati fatti, i ricercatori hanno trovato che un mutante unico del mtDNA aveva assunto la direzione di una delle righe. Ciò ha prodotto un singolo cambiamento dell'amminoacido nella struttura chimica di un sottounità di un enzima chiamato ossidasi del citocromo C. I ricercatori hanno determinato che la mutazione induce la produzione dello sperma e la motilità dello sperma dei maschi a cadere prematuramente mentre invecchiano, ma non sembra avere alcuni altri effetti sui maschi o sulle femmine.

“Non stavamo guardando specificamente per i mutanti che pregiudicano la fertilità,„ lo abbiamo detto Patel, “ma, nello sguardo retrospettivo, ha significato. I Mutanti che pregiudicano i maschi ma non le femmine devono pregiudicare i tessuti che sono differenti in maschi ed in femmine.„

I Loro risultati sono coerenti con un'ipotesi che è stata avanzata per spiegare un'associazione fra un mutante umano del mtDNA e una motilità diminuita dello sperma: Mutazioni di Quel mtDNA possono essere un contributore significativo al subfertility maschio intrattabile, conosciuto per pregiudicare 7-10 per cento degli uomini.

I ricercatori egualmente hanno scoperto che l'enzima mutante era termosensibile. Risultando la temperatura nelle loro gabbie da quattro gradi di Celsius ha indotto i portafili maschii a diventare quasi completamente sterili. Ciò ha permesso che gli scienziati eseguissero un esperimento supplementare per verificare una seconda previsione dell'ipotesi della maledizione della madre: che il genoma nucleare dovrebbe evolvere i meccanismi per il ripristino della forma fisica maschio sopprimendo l'attività dei mutanti didanno del mtDNA.

Hanno accoppiato le femmine con il mtDNA mutante con i maschi da una serie di sforzi differenti della mosca di frutta raccolti da una serie di posizioni differenti intorno al mondo. Poi hanno analizzato la fertilità della prole maschio e sono stati sorpresi scoprire che i genoma nucleari da molti degli sforzi erano capaci completamente di ripristino della fertilità dei maschi.

“La strategia che abbiamo utilizzato in questo studio, abbiamo combinato con gli avanzamenti nei metodi per la manipolazione dei genoma mitocondriali, assicuriamo noi eccitare le nuove opportunità di esplorare “il lato oscuro„ di una di più vecchie e simbiosi più importanti sul pianeta. Speriamo che questo piombo ai modi trattare le malattie mitocondriali, solo alcuni che corrente possano essere trattati e che siano ereditati da una neonata in ogni 200 e che diventiamo manifesti in circa un adulto su 5.000,„ ha detto Patel.

Sorgente: Vanderbilt University