Los investigadores del duque correlacionan la evolución de los cromosomas de sexo en el hongo conectado a la enfermedad humana

Biológico hablando, casi cada especie en la tierra tiene dos sexos opuestos, el varón y la hembra. Pero con algunos hongos y otros microbios, el sexo puede ser mucho más complicado. Algunas piezas de criptococos, una familia de hongo conectada a la enfermedad humana, pueden tener decenas de miles de diversos tipos de apareamiento.

En el estudio el 11 de agosto en línea temprano que aparecía en biología de PLOS, los investigadores del duque ha correlacionado el momento crucial evolutivo que transformó la forma patógena del criptococo de un organismo de muchos sexos a uno con solamente dos. Encontraron que durante la evolución, una modificación de la DNA conocida como trozos separados reunidos desplazamiento de genes de sexo-determinación sobre un único cromosoma, esencialmente imitando el cromosoma humano de X o de Y.

Asombrosamente, han mostrado que estos desplazamientos cruciales ocurrieron en los centrómeros, los amarres twisty que ligan los cromosomas en el centro de un par x-dado forma. Estas regiones del cromosoma son tan densas que una vez probablemente fueron quitadas de la recombinación.

La “recombinación en el centrómero no tiene que suceso con frecuencia, apenas tiene que suceso a menudo bastante que puntúa la evolución del organismo,” dijo a José Heitman, Doctor en Medicina, doctorado, autor del estudio y profesor mayor y silla de la genética molecular y de la microbiología en la Facultad de Medicina de Duke University. “Con cada desplazamiento, el genoma se altera una y otra vez, hasta que usted haya desarrollado totalmente una nueva especie.”

Los científicos han estado estudiando la evolución de los cromosomas de sexo para más que un siglo. En los años 60, el genetista Japonés-Americano y el biólogo evolutivo Susumu Ohno propusieron una teoría en la cual los genes que determinaban el sexo primero se presentaron en los diversos sitios dispersos a través del genoma entero, pero “fueron capturados en un cierto plazo” en los cromosomas de sexo. En seres humanos, esos cromosomas van por el X y la Y familiares; en pájaros, se conocen como Z y W; en musgo, se llaman U y V.

Sin importar el nombre o la especie, Heitman afirma que algunos principios universales podrían regular la evolución de todos los cromosomas de sexo. Él y las personas internacionales de los investigadores centrados en el antepasado común pasado de los neoformans humanos del criptococo el patógeno y de su especie más cercana del hermano, un no-patógeno llamaron el amylolentus de Cryptococcus.

En amylolentus de la C., docenas de genes en dos ubicaciones diferentes en el mando de los cromosomas qué se llama un tetrapolar, o sistema de cuatro partes, de apareamiento. En un situación o lugar geométrico conocido como P/R, los genes codifican feromonas y los receptores de la feromona que ayudan al hongo a reconocer tipos de apareamiento compatibles. En el otro lugar geométrico, llamado HD, los genes regule el revelado de estructuras sexuales y de esporas reproductivas.

Los investigadores ordenaron el genoma entero del amylolentus de la C., correlacionando la situación de todos los genes así como de los centrómeros en cada uno de los cromosomas del organismo 14.

Encontraron que los genomas habían experimentado muy una broca del cambio desde las dos especies compartieron a un antepasado común, por lo menos hace 50 millones de años. Por ejemplo, el cromosoma 1 de los neoformans de la C. contuvo los pedazos de cuatro diversos cromosomas del amylolentus de la C., proporcionando pruebas de desplazamientos múltiples, algunos dentro del centrómero.

“Que era muy asombrosamente. El dogma ha sido que la recombinación está reprimida en regiones centroméricas,” dijo a Sheng Sun, doctorado, autor del estudio del guía y profesor de la investigación de la ayudante en la Facultad de Medicina de Duke University.

En los años 80, un papel seminal del colega Tom del duque que Petes demostró la recombinación podría ocurrir a través de los centrómeros en Saccharomyces Cerevisiae, pero algo atribuyó encontrar a un capricho del organismo modelo favorecido con sus centrómeros minúsculos del punto. Pero desde entonces, otros estudios han emergido sugiriendo que el fenómeno fue extendido más de par en par.

En este estudio, los investigadores mostraron que en amylolentus del criptococo, el estado ancestral, el lugar geométrico de P/R residió en el cromosoma 10 y el lugar geométrico de HD en el cromosoma 11. Pero en neoformans del criptococo, el estado desarrollado, esos lugares geométricos terminó hacia arriba en un lugar. Según su modelo, los desplazamientos múltiples depositaron los dos determinantes del sexo en el mismo cromosoma, con un centrómero mientras tanto. Los cambios subsiguientes pusieron P/R y HD uno al lado del otro. El resultado era un organismo con un sistema de apareamiento bipolar, como el varón y los sexos femeninos que personifican la mayoría de la especie.

“En cualquier clase de modelo tenga gusto de esto, usted están pensando sobre qué habría podido ser la organización en el antepasado común pasado, que esté extinto ahora así que usted no puede saber definitivo,” dijo a Heitman. “Pero en cada uno de estos linajes, hay las acciones evolutivas múltiples que han ocurrido, y usted puede utilizar genómica para devolver las manos del tiempo y para deducir la trayectoria.”

Heitman dice que su estudio sugiere que otros investigadores activamente busquen desplazamientos, en las situaciones previstas así como dentro de los centrómeros. Estos cambios cromosómicos son una causa común de los defectos de nacimiento y cáncer en seres humanos.

Él y sus colegas están investigando actualmente si los desplazamientos similares ocurren en la evolución de los cromosomas de sexo en otras familias fungicidas, tales como Ustilago y Malassezia.