Como o muco evolui? – Explorador de tecnologia

Como o muco evolui?  – Explorador de tecnologia

Um muco é uma substância fluida escorregadia e fibrosa produzida por muitos tecidos de revestimento do corpo. É essencial para os corpos. A maioria dos fluidos corporais escorregadios contém muco. Como o muco evolui é a principal questão que os cientistas deste estudo tendem a descobrir.

O estudo da Universidade de Buffalo sugere que as proteínas mucinas, um grupo de proteínas funcionalmente, mas não evolutivamente definido, evoluem repetidamente por -opção de proteínas não mucinas em mamíferos. Essas mucinas têm várias funções. Como família, eles são conhecidos como muco, onde contribuem para a consistência pegajosa da substância.

Os cientistas compararam genes de mucina em 49 espécies de mamíferos para propor que repetições exônicas e sua variação no número de cópias contribuem substancialmente para a evolução de novo de novas funções gênicas. Ao integrar abordagens bioinformáticas, filogenéticas, proteômicas e imuno-histoquímicas, eles identificaram 15 casos em que novas mucinas parecem ter evoluído através de um processo aditivo que transformou uma proteína não mucina em mucina.

Cada mucinização levou lugar com uma proteína que não era mucina. A evolução adicionou uma nova parte a essa base não mucina em algum momento, que é composta de uma cadeia curta de blocos de construção de aminoácidos que são embelezados com moléculas de açúcar. Essa nova região foi duplicada gradualmente, adicionando mais cópias para alongar ainda mais a proteína e torná-la mucina.

Os pesquisadores da Universidade de Buffalo Omer Gokcumen e Stefan Ruhl, os autores sênior do estudo, e Petar Pajic, o primeiro autor, disse, “As regiões duplicadas, chamadas de “repetições”, são fundamentais para a função de uma mucina.”

“Os açúcares que revestem essas seções se projetam para fora como as cerdas de uma escova de garrafa, e conferem às mucinas a propriedade viscosa vital para muitas tarefas importantes que essas proteínas realizam.”

Gokcumen disse, “Acho que não se sabia anteriormente que a função da proteína pode evoluir dessa maneira, a partir de uma proteína ganhando sequências repetidas. Uma proteína que não é mucina torna-se mucina apenas ganhando repetições. Esta é uma maneira importante que a evolução faz lodo. É um truque evolutivo, e agora documentamos isso acontecendo repetidamente.”

Stefan Ruhl, DDS, Ph.D., reitor interino da UB School of Dental Medicine e professor de biologia oral, disse, “As repetições que vemos nas mucinas são chamadas de ‘repetições PTS’ por seu alto teor de aminoácidos prolina, treonina e serina, e ajudam as mucinas em suas importantes funções biológicas que vão desde lubrificar e proteger as superfícies dos tecidos até ajudar a tornar nossa comida escorregadia para que possamos engoli-la. Os micróbios benéficos evoluíram para viver em superfícies revestidas de muco, enquanto o muco pode, ao mesmo tempo, atuar como uma barreira protetora e defender-se contra doenças, protegendo-nos de intrusos patogênicos indesejados.”

“Poucas pessoas sabem que a primeira mucina que foi purificada e caracterizada bioquimicamente veio de uma glândula salivar. Meu laboratório estuda mucinas na saliva nos últimos 30 anos, principalmente porque protegem os dentes da cárie e ajudam a equilibrar a microbiota da cavidade oral.”

Quando os cientistas estudavam na saliva, eles descobriram que a pequena mucina salivar chamada MUC7 – encontrada em humanos – não está presente em camundongos. Em vez disso, os camundongos têm mucina salivar chamada MUC10.

Estas duas proteínas estavam relacionadas de uma perspectiva evolutiva?

Não, foi a resposta. O que os cientistas descobriram em seguida, no entanto, foi inesperado. MUC10 não parece estar relacionado com MUC7, embora PROL1, uma proteína identificada em lágrimas humanas, tenha algumas semelhanças estruturais com MUC10. PROL1 se parecia muito com MUC10, menos as repetições de escova de garrafa revestidas de açúcar que fazem mucina de MUC10. Ele ganha as repetições que lhe conferem a função de mucina, e agora é abundantemente expresso na saliva de camundongos e ratos.”

Os cientistas se perguntaram se outras mucinas poderiam ter sido geradas de forma semelhante . Eles começaram a investigar e encontraram vários casos do mesmo fenômeno. Os cientistas identificaram 15 casos em que a evolução parece ter transformado proteínas não mucinas em mucinas pela adição de repetições PTS, apesar do fato de muitas mucinas terem um ancestral comum entre diferentes grupos de mamíferos.

Gokcumen disse, “E isso foi com um visual bem conservador. O estudo se concentrou em uma região do genoma em algumas dezenas de espécies de mamíferos.”

Ele chama o lodo de um “traço de vida incrível”, e ele está curioso para saber se o mesmo mecanismo evolutivo pode levaram à formação de algumas mucinas em lesmas, enguias e outras criaturas. Mais pesquisas são necessárias para encontrar uma resposta.

Pajic disse, “Como as funções dos novos genes evoluem ainda é uma pergunta que estamos fazendo hoje. Assim, estamos acrescentando a esse discurso fornecendo evidências de um novo mecanismo, onde ganhar sequências repetidas dentro de um gene gera uma nova função.”

“Acho que isso pode ter implicações ainda mais amplas, tanto na compreensão da evolução adaptativa quanto na possível explicação de certas variantes causadoras de doenças. Se essas mucinas continuarem evoluindo de não-mucinas repetidamente em diferentes espécies em momentos diferentes, isso sugere algum tipo de pressão adaptativa que as torna benéficas. E então, no outro extremo do espectro, talvez se esse mecanismo ‘fora dos trilhos’ – acontecendo demais, ou no tecido errado – pode levar a doenças como certos cânceres ou doenças das mucosas.”

සඟරා යොමු:

    Petar Pajic, Omer Gokcumen, Stefan Ruhl, et al. Um mecanismo de evolução gênica gerando função de mucina. Avanços da Ciência. 26 de agosto de 2022. Vol 8, Edição 34. DOI: 10.1126/sciadv.abm8757

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