Kako se razvije sluz? – Raziskovalec tehnologije

Como o muco evolui?  – Explorador de tecnologia

Sluz je spolzka, vlaknasta tekoča snov, ki jo proizvajajo številna tkiva oblog telesa. Bistvenega pomena je za telesa. Večina spolzkih telesnih tekočin vsebuje sluz. Kako se sluz razvija, je glavno vprašanje, ki ga znanstveniki v tej študiji odkrivajo.

Študija Univerze v Buffalu nakazuje, da se proteini mucina, funkcionalno, a ne evolucijsko opredeljena skupina proteinov, vedno znova razvijajo po izbiri proteinov, ki niso mucin, pri sesalcih. Ti mucini imajo več funkcij. Kot družina so znani kot sluz, kjer prispevajo k lepljivi konsistenci snovi.

Znanstveniki so primerjali gene mucina pri 49 vrstah sesalcev, da bi predlagali, da eksonične ponovitve in njihova variacija števila kopij bistveno prispevajo k de novo razvoju novih genskih funkcij. Z integracijo bioinformacijskih, filogenetskih, proteomskih in imunohistokemičnih pristopov so identificirali 15 primerov, kjer se zdi, da so se novi mucini razvili skozi aditivni proces, ki je preoblikoval ne-mucinski protein v mucin.

Vsaka mucinizacija je potekala z beljakovino, ki ni bila mucin. Evolucija je na neki točki tej ne-mucinski bazi dodala nov del, ki je sestavljen iz kratke verige aminokislinskih gradnikov, ki so okrašeni z molekulami sladkorja. To novo regijo so postopoma podvojili in dodali več kopij, da bi še dodatno raztegnili beljakovino in naredili mucin.

Raziskovalca Univerze v Buffalu, Omer Gokcumen in Stefan Ruhl, glavna avtorja študije, ter Petar Pajić, prvi avtor, so povedali, "Podvojene regije, imenovane" ponovitve ", so kritične za delovanje mucina."

"Sladkorji, ki prekrivajo te dele, štrlijo kot ščetine čopiča za steklenice in dajejo mucinom viskozno lastnost, ki je ključnega pomena za številne pomembne naloge, ki jih ti proteini opravljajo."

Gokcumen je rekel »Mislim, da prej ni bilo znano, da se lahko proteinska funkcija razvije na ta način, od beljakovine, ki pridobiva ponavljajoče se sekvence. Protein, ki ni mucin, postane mucin samo s pridobivanjem ponovitev. To je pomemben način, kako evolucija ustvarja sluz. To je evolucijski trik in zdaj smo dokumentirali, da se dogaja znova in znova."

Stefan Ruhl, doktor znanosti, vršilec dolžnosti dekana Stomatološke fakultete UB in profesor oralne biologije, je dejal, »Ponovitve, ki jih vidimo v mucinih, se zaradi visoke vsebnosti aminokislin prolina, treonina in serina imenujejo 'PTS ponovitve' in pomagajo mucinom pri njihovih pomembnih bioloških funkcijah, ki segajo od mazanja in zaščite površin tkiv do pomoči pri spolzki spolzki hrani. lahko ga pogoltnemo. Koristni mikrobi so se razvili tako, da živijo na površinah, prevlečenih s sluzom, medtem ko lahko sluz hkrati deluje kot zaščitna pregrada in ščiti pred boleznimi ter nas ščiti pred nezaželenimi patogenimi vsiljivci.«

»Malo ljudi ve, da je prvi mucin, ki je bil prečiščen in biokemično karakteriziran, prišel iz žleze slinavke. Moj laboratorij preučuje mucine v slini zadnjih 30 let, predvsem zato, ker ščitijo zobe pred gnitjem in pomagajo uravnovesiti mikrobioto ustne votline.«

Ko so znanstveniki preučevali slino, so ugotovili, da droben slinski mucin, imenovan MUC7, ki ga najdemo pri ljudeh, ni prisoten pri miših. Namesto tega imajo miši slinski mucin, imenovan MUC10.

Ali sta bila ta dva proteina povezana z evolucijskega vidika?

Ne, je bil odgovor. Kar so znanstveniki nato odkrili, pa je bilo nepričakovano. Zdi se, da MUC10 ni povezan z MUC7, čeprav ima PROL1, protein, identificiran v človeških solzah, nekaj strukturnih podobnosti z MUC10. PROL1 je bil videti zelo podoben MUC10, razen ponovljenih čopičev za steklenice s sladkorjem, ki tvorijo mucin MUC10. Pridobi ponovitve, ki mu dajejo funkcijo mucina, in je zdaj v izobilju izražen v slini miši in podgan.«

Znanstveniki so se spraševali, ali bi lahko drugi mucini nastali na podoben način. Začeli so raziskovati in našli več primerov istega pojava. Znanstveniki so identificirali 15 primerov, kjer se zdi, da je evolucija spremenila nem-mucinske proteine ​​v mucine z dodatkom PTS ponovitev, kljub dejstvu, da ima veliko mucinov skupnega prednika med različnimi skupinami sesalcev.

Gokcumen je rekel »In to z zelo konzervativnim videzom. Študija se je osredotočila na regijo genoma pri nekaj ducatih vrst sesalcev.

Sluz imenuje "neverjetna sled življenja" in zanima ga, ali bi isti evolucijski mehanizem lahko vodil do nastanka nekaterih mucinov v polžih, jeguljah in drugih bitjih. Za odgovor je potrebnih več raziskav.

Pajić je rekel »Kako se razvijajo funkcije novih genov, je še danes vprašanje, ki si ga zastavljamo. Tako dodajamo ta diskurz z zagotavljanjem dokazov o novem mehanizmu, kjer pridobivanje ponavljajočih se sekvenc znotraj gena ustvari novo funkcijo.

»Mislim, da bi to lahko imelo celo širše posledice, tako pri razumevanju prilagodljive evolucije kot pri možni razlagi nekaterih variant, ki povzročajo bolezni. Če se ti mucini vedno znova razvijajo iz ne-mucinov pri različnih vrstah ob različnih časih, to kaže na nekakšen prilagoditveni pritisk, zaradi katerega so koristni. In potem, na drugem koncu spektra, morda, če lahko ta mehanizem 'izven tirnic' – dogaja se preveč ali v napačnem tkivu – povzroči bolezni, kot so nekateri raki ali bolezni sluznice.”

Referenca revije:

    Petar Pajić, Omer Gokcumen, Stefan Ruhl idr. Mehanizem evolucije genov, ki ustvarja funkcijo mucina. Napredek v znanosti. 26. avgust 2022. Zvezek 8, številka 34. DOI: 10.1126/sciadv.abm8757

    Oceni to objavo

    Sorodne objave

    Leave a comment

    napaka: