Os pesquisadores do duque traçam a evolução de cromossomas de sexo no fungo ligado à doença humana

Biològica falando, quase cada espécie na terra tem dois sexos opostos, homem e fêmea. Mas com alguns fungos e outros micróbios, o sexo pode ser muito mais complicado. Alguns membros dos Cryptococcus, uma família do fungo ligada à doença humana, podem ter dez dos milhares de tipos de acoplamento diferentes.

O estudo em um 11 de agosto em linha adiantado aparecendo na biologia de PLOS, pesquisadores do duque traçou o ponto de viragem evolucionário que transformou o formulário patogénico do Cryptococcus de um organismo de muitos sexos a um com somente dois. Encontraram que durante a evolução, reshuffling do ADN conhecido como pedaços separados reunidos translocação de genes dedeterminação em um único cromossoma, essencialmente imitando o cromossoma humano de X ou de Y.

Surpreendentemente, mostraram que estas translocações cruciais ocorreram nos centrómeros, os laços twisty que mantêm unidos cromossomas no centro de um par x-dado forma. Estas regiões do cromossoma são tão densas que uma vez provavelmente estiveram removidas da recombinação.

A “recombinação no centrómero não tem que acontecer freqüentemente, apenas tem que acontecer frequentemente bastante que interrompe a evolução do organismo,” disse Joseph Heitman, DM, PhD, autor do estudo e professor superior e cadeira da genética molecular e da microbiologia na Faculdade de Medicina de Duke University. “Com cada translocação, o genoma está alterado repetidas vezes, até que você evolua uma espécie inteiramente nova.”

Os cientistas têm estudado a evolução de cromossomas de sexo para mais do que um século. Nos anos 60, o geneticista Japonês-Americano e o biólogo evolucionário Susumu Ohno propor uma teoria em que os genes que determinam o sexo elevararam primeiramente nos vários pontos dispersados através do genoma inteiro, mas “foram capturados ao longo do tempo” nos cromossomas de sexo. Nos seres humanos, aqueles cromossomas vão pelo X e pelo Y familiares; nos pássaros, são sabidos como Z e W; no musgo, são chamados U e V.

Apesar do nome ou da espécie, Heitman afirma que alguns princípios universais poderiam governar a evolução de todos os cromossomas de sexo. E uma equipe internacional dos pesquisadores focalizados no último antepassado comum dos neoformans humanos do Cryptococcus do micróbio patogénico e de sua espécie mais próxima do irmão, um não-micróbio patogénico chamaram o amylolentus de Cryptococcus.

No amylolentus do C., nas dúzias dos genes em dois lugar diferentes no controle dos cromossomas o que é chamado um tetrapolar, ou na quatro-parte, acoplando o sistema. Em um lugar ou locus conhecido como P/R, os genes codificam feromônios e receptors do feromônio que ajudam o fungo a reconhecer tipos de acoplamento compatíveis. No outro locus, chamado HD, em genes governe a revelação de estruturas sexuais e dos esporos reprodutivos.

Os pesquisadores arranjaram em seqüência o genoma inteiro do amylolentus do C., traçando o lugar de todos os genes assim como de centrómeros em cada um dos cromossomas do organismo 14.

Encontraram que os genomas se tinham submetido bastante a um bit do rearranjo desde as duas espécies compartilharam de um antepassado comum, pelo menos 50 milhão anos há. Por exemplo, o cromossoma 1 de neoformans do C. conteve as partes de quatro cromossomas diferentes do amylolentus do C., fornecendo a evidência de translocações múltiplas, alguns dentro do centrómero.

“Que era muito surpreendente. O dogma foi que a recombinação está reprimida em regiões centromeric,” disse Sheng Sun, PhD, autor do estudo do chumbo e professor da pesquisa do assistente na Faculdade de Medicina de Duke University.

Nos anos 80, um papel seminal pelo colega Tom que do duque Petes demonstrou a recombinação poderia ocorrer através dos centrómeros em Saccharomyces Cerevisiae, mas alguns atribuíram encontrar a um capricho do organismo modelo favorecido com seus centrómeros minúsculos do ponto. Mas desde então, outros estudos emergiram sugerindo que o fenômeno estivesse espalhado mais largamente.

Neste estudo, os pesquisadores mostraram que no amylolentus do Cryptococcus, o estado ancestral, o locus de P/R residiu no cromossoma 10 e no locus de HD no cromossoma 11. Mas em neoformans do Cryptococcus, o estado evoluído, aqueles locus terminou acima em um lugar. De acordo com seu modelo, as translocações múltiplas depositaram as duas causas determinantes do sexo no mesmo cromossoma, com um centrómero in-between. Os rearranjos subseqüentes puseram P/R e HD próximos um do outro. O resultado era um organismo com um sistema de acoplamento bipolar, bem como o homem e os sexos fêmeas que personificassem a maioria de espécie.

“Em qualquer tipo do modelo goste disto, você estão pensando sobre o que poderia ter sido a organização no último antepassado comum, que é agora extinto assim que você não pode saber definitiva,” disse Heitman. “Mas em cada um destas linhagens, há os eventos evolucionários múltiplos que ocorreram, e você pode usar a genómica para girar para trás as mãos do tempo e para deduzir a trajectória.”

Heitman diz que seu estudo sugere que outros pesquisadores activamente procurem translocações, nos lugar previstos assim como dentro dos centrómeros. Estes rearranjos cromossomáticos são uma causa comum dos defeitos congénitos e cancro nos seres humanos.

E seus colegas estão investigando actualmente se as translocações similares ocorrem na evolução de cromossomas de sexo em outras famílias fungosas, tais como o Ustilago e o Malassezia.