Les chercheurs de duc tracent l'évolution des chromosomes sexuels dans le champignon lié à la maladie humaine

Biologiquement parlant, presque chaque substance sur terre a deux sexes opposés, mâle et femelle. Mais avec quelques champignons et d'autres microbes, le sexe peut être beaucoup plus compliqué. Quelques membres des cryptococcus, une famille de champignon liée à la maladie humaine, peuvent avoir des dizaines de milliers de différents types de conjugaison.

Dans l'étude le 11 août en ligne tôt apparaissant dans la biologie de PLOS, des chercheurs de duc ont tracé le tournant évolutionnaire ce transformé la forme pathogène du cryptococcus d'un organisme de beaucoup de sexes à un avec seulement deux. Ils ont constaté que pendant l'évolution, un remaniement de l'ADN connu sous le nom d'accumulations indépendantes rassemblées par translocation des gènes de sexe-détermination sur un chromosome unique, essentiellement imitant le X humain ou chromosome Y.

Étonnant, ils ont prouvé que ces translocations essentielles se sont produites aux centromères, les relations étroites twisty qui lient des chromosomes au centre d'une paire en forme de x. Ces régions du chromosome sont si denses qu'elles une fois vraisemblablement aient été retirées de la recombinaison.

La « recombinaison au centromère ne doit pas se produire fréquemment, elle juste doit se produire assez souvent qu'elle ponctue l'évolution de l'organisme, » a dit Joseph Heitman, DM, PhD, auteur d'étude et professeur supérieur et présidence de génétique moléculaire et de microbiologie à l'École de Médecine de Duke University. « Avec chaque translocation, le génome est modifié à plusieurs reprises, jusqu'à ce que vous ayez évolué une substance entièrement neuve. »

Les scientifiques avaient étudié l'évolution des chromosomes sexuels pour plus qu'un siècle. Pendant les années 1960, le généticien Japonais-Américain et le biologiste évolutionnaire Susumu Ohno proposé une théorie dans laquelle les gènes déterminant le sexe ont surgi la première fois aux endroits variés a dispersé en travers du génome entier, mais au fil du temps « a été captée » sur les chromosomes sexuels. Chez l'homme, ces chromosomes vont par le X et le Y familiers ; dans les oiseaux, ils sont connus comme Z et W ; dans la mousse, ils sont U appelé et V.

Indépendamment du nom ou de la substance, Heitman affirme que quelques principes universels pourraient régir l'évolution de tous les chromosomes sexuels. Lui et une équipe de recherche internationale concentrée sur le dernier ancêtre courant des neoformans de cryptococcus de virus humain et de sa substance d'enfant de mêmes parents plus proche, un amylolentus appelé de Cryptococcus de non-agent pathogène.

Dans l'amylolentus de C., les douzaines de gènes à deux emplacements différents sur le contrôle de chromosomes ce qui est appelé un tetrapolar, ou le système à quatre parties et se conjuguant. À un emplacement ou lieu connu sous le nom de P/R, les gènes codent des phéromones et des récepteurs de phéromone qui aident le champignon pour identifier les types de conjugaison compatibles. À l'autre lieu, HD appelés, gènes régissent le développement des structures sexuelles et des spores reproductrices.

Les chercheurs ont ordonnancé le génome entier de l'amylolentus de C., traçant l'emplacement de tous les gènes ainsi que de centromères sur chacun des chromosomes de l'organisme 14.

Ils ont constaté que les génomes avaient subi bien un morceau de réarrangement depuis les deux substances ont partagé un ancêtre courant, au moins il y a 50 millions d'ans. Par exemple, le chromosome 1 des neoformans de C. a contenu des pièces de quatre chromosomes différents d'amylolentus de C., fournissant la preuve des translocations multiples, certains dans le centromère.

« Qui était très étonnant. Le dogme a été que la recombinaison est réprimée dans des régions centromériques, » a dit le Sun de Sheng, le PhD, l'auteur d'étude de fil et le professeur de recherches d'assistant à l'École de Médecine de Duke University.

Pendant les années 1980, un papier séminal par le collègue Tom de duc que Petes a expliqué la recombinaison pourrait se produire en travers des centromères dans les saccharomyces cerevisiae, mais certains ont attribué la conclusion à un caprice de l'organisme modèle favorisé avec ses centromères minuscules de remarque. Mais depuis lors, d'autres études ont apparu proposant que le phénomène plus au loin ait été écarté.

Dans cette étude, les chercheurs ont prouvé que dans l'amylolentus de cryptococcus, la condition héréditaire, le lieu de P/R a demeuré sur le chromosome 10 et le lieu de HD sur le chromosome 11. Mais dans des neoformans de cryptococcus, la condition évoluée, ces lieux a fini dans une place. Selon leur modèle, les translocations multiples ont déposé les deux causes déterminantes de sexe sur le même chromosome, avec un centromère dans l'intervalle. Les réarrangements suivants ont mis P/R et HD l'un à côté de l'autre. Le résultat était un organisme avec un système de conjugaison bipolaire, tout comme le mâle et des sexes femelles qui incarnent la plupart des substance.

« Dans n'importe quel genre de modèle aimez ceci, vous pensent au sujet de ce qui pourrait avoir été l'organisme dans le dernier ancêtre courant, qui est maintenant éteint ainsi vous ne pouvez pas savoir définitivement, » a dit Heitman. « Mais dans chacune de ces lignées, il y a des événements évolutionnaires multiples qui se sont produits, et vous pouvez employer la génomique pour tourner de retour les mains du temps et pour déduire la trajectoire. »

Heitman dit que leur étude propose que d'autres chercheurs devraient activement rechercher des translocations, dans l'emplacement prévu ainsi que dans des centromères. Ces réarrangements chromosomiques sont une cause classique des anomalies congénitales et cancer chez l'homme.

Lui et ses collègues vérifient actuel si les translocations assimilées se produisent dans l'évolution des chromosomes sexuels dans d'autres familles fongiques, telles que l'Ustilago et le Malassezia.