Ontdekking van 119 miljoen jaar oude egoïstische genen in gist illustreert hoe parasitair DNA de evolutie van het genoom beïnvloedt

Ontdekking van 119 miljoen jaar oude egoïstische genen in gist verandert mogelijk ons ​​begrip van hoe parasitair DNA het genoom beïnvloedt

De wtf meiotische driver-genfamilie bestaat onverwacht al meer dan 100 miljoen jaar. Krediet: Stowers Institute for Medical Research, Mark Miller

Meiotische drivers zijn een soort egoïstisch gen. Aanwezig in het genoom van bijna alle soorten, inclusief de mens, dragen ze hun genetisch materiaal op oneerlijke wijze over aan meer dan de helft van hun nakomelingen, wat soms leidt tot onvruchtbaarheid en verminderde gezondheid van het organisme. Vanwege hun parasitaire potentieel werd tot nu toe aangenomen dat hun levensduur gedurende de evolutionaire tijd van korte duur was.

Nieuw onderzoek van het Stowers Institute for Medical Research, in samenwerking met het National Institute for Biological Sciences in Peking, China, heeft een egoïstische genenfamilie blootgelegd die al meer dan 100 miljoen jaar bestaat – 10 keer langer dan welke meiotische driver dan ook die ooit is geïdentificeerd – nieuwe twijfel werpen op gevestigde overtuigingen over hoe natuurlijke selectie en evolutie deze bedreigende reeksen aanpakken.

„De gedachte is altijd geweest dat, omdat deze genen zo smerig zijn, ze niet lang in populaties zullen blijven hangen“, zegt Associate Investigator Sarah Zanders, Ph.D. „We zijn er net achter gekomen, dat is niet waar, dat de genomen er gewoon niet altijd vanaf kunnen komen.“

Meiotische drivers worden zo genoemd omdat ze het vermogen kunnen verwerven om letterlijk de overdracht van hun genen door een genoom te „drijven“, vaak met negatieve gevolgen. Natuurlijke selectie is daarom de belangrijkste kracht die egoïstische genen tegengaat, waarbij de voorkeur wordt gegeven aan genetische varianten die de drive doden voor het herstel van de vruchtbaarheid en de algehele gezondheid van een soort.

„Natuurlijke selectie heeft een beperkt vermogen om meiotische drivers uit een populatie te verwijderen“, zegt Zanders. „Stel je voor dat je voetbalteam-try-outs houdt (natuurlijke selectie) om de beste spelers te rekruteren (genen die fitness bevorderen). Coureurs zijn spelers die de andere spelers saboteren die proberen. Coureurs maken het team, maar niet omdat ze goed zijn in voetbal.“

In een recente studie gepubliceerd in eLife op 13 oktober 2022, onder leiding van onderzoeker Mickael De Carvalho, Ph.D., van het Zanders Lab, en Guo-Song Jia, een predoctoraal onderzoeker in het lab van Li-Lin Du, Ph.D., voor het eerst geïdentificeerd tijd dat een familie van egoïstische genen, wtf genaamd, niet alleen floreerde in de splijtingsgist, Schizosaccharomyces pombe, maar ook werd doorgegeven aan drie unieke gistsoorten die ongeveer 119 miljoen jaar geleden afweken van S. pombe.

„Deze bevinding is bijzonder nieuw omdat een familie van aandrijfgenen minstens tien keer langer gedijt dan wat genetici ooit voor mogelijk hadden gehouden“, zei Zanders.






Tijdens meiose, de gespecialiseerde celdeling die aanleiding geeft tot voortplantingscellen zoals sperma en eieren, is de overerving van genetisch materiaal van een set chromosomen van elke ouder 50/50, of even waarschijnlijk voor elke voortplantingscel.

Meiotische drivers in gist zijn in feite een krachtigere genetische parasiet. De wtf-genfamilie is dodelijke meiotische drijfveren; ze geven niet alleen het egoïstische gen door aan meer dan 50% van de nakomelingen, maar vernietigen vervolgens de voortplantingscellen – of sporen in gist – die het aandrijfgen niet erven.

Natuurlijke selectie in een genoom redt een soort doorgaans van egoïstische genen door de voorkeur te geven aan genen die de soort onderdrukken of tot zwijgen brengen, waardoor ze onbruikbaar wordt. Hoe de wtf-genfamilie onderdrukking ontweek, is grotendeels te danken aan hun snelle mutatiesnelheid.

Deze persistentie verandert onze perceptie van hoe een soort de verwachte toename van onvruchtbaarheid kan overwinnen die typisch tot uitsterven leidt. Het verandert ook de manier waarop wetenschappers families van zelfzuchtige genen in verschillende soorten, waaronder mensen, zoeken en identificeren.

„Tot nu toe, bij het zoeken naar kandidaat-coureurs binnen een genoom, zou ik ‚oude‘ genen niet als een mogelijkheid hebben overwogen“, aldus Zanders. „Aangezien egoïstische genen belangrijke aanjagers van evolutie zijn, opent deze nieuwe bevinding de deur om na te denken over hoe bestuurders aanhoudende, langetermijneffecten kunnen hebben op de evolutie van het genoom.“


Egoïstisch gen werkt zowel als vergif als tegengif om concurrentie uit te schakelen


Meer informatie:
Mickaël De Carvalho et al, De wtf meiotische driver-genfamilie bestaat onverwacht al meer dan 100 miljoen jaar, eLife (2022). DOI: 10.7554/eLife.81149

Journaal informatie:
eLife

Geleverd door Stowers Institute for Medical Research

Citaat: Ontdekking van 119 miljoen jaar oude egoïstische genen in gist illustreert hoe parasitair DNA de evolutie van het genoom beïnvloedt (2022, 20 oktober) opgehaald op 23 oktober 2022 van https://phys.org/news/2022-10-discovery-million- jaar-oude-egoïstisch-genen-gist.html

Op dit document rust copyright. Afgezien van een eerlijke handel ten behoeve van eigen studie of onderzoek, mag niets worden gereproduceerd zonder schriftelijke toestemming. De inhoud wordt uitsluitend ter informatie verstrekt.

Kommentar verfassen

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert