איך החיים המוקדמים של כדור הארץ הגנו על הגנים שלהם

"יום דרווין הבין-לאומי 2018" | 3/4 די-אן-איי מן המתים - מה הגנטיקה של אבותינו הקדומים... - לירן כרמל (יולי 2019).

Anonim

חושב שחייך קשים? תארו לעצמכם להיות חיידק זעיר מנסה להשיג דריסת רגל על ​​כדור הארץ צעיר ושומם. צורות החיים המוקדמות ביותר על הפלנטה שלנו סבלו מחום צורב, קרינה אולטרה סגולה ואווירה נטולת חמצן.

בנימין רוסו, טכנאי מחקר במעבדה של דוד ברטן בדוכס, בוחן את אחת המכונות המולקולריות שעזרו לחיידקים אלו לשרוד את סביבתם הקשה. מולקולה זו, הנקראת photolyase, מתקן דנ"א שנפגע מקרינה אולטרה-סגולה (UV) - אותם אורכי גל של אור שמש המספקים לנו כוויות שמש ומעמידים אותנו בסיכון מוגבר לסרטן העור.

"לכל דבר תחת השמש - במשמעויות של הביטוי - יש דרכים לתקן את עצמו, וחלבוני פוטוליז הם אחד מהם, "אמר רוסו. "הם אחד מחלבוני התיקון העתיקים ביותר".

למרות שחלבונים אלה נמצאים סביב מיליארדי שנים, המדענים עדיין אינם בטוחים כיצד הם פועלים. במחקר חדש, רוסו ועמיתיו, שעבדו עם פרופ 'דוד ברטן ועוזרו של פרופ' אגוסטינו מיגליור, השתמשו בסימולציות מחשב כדי ללמוד photolyase בתרמופילים, הנכדים הגדולים הגדולים של החלוצים המקוריים של כדור הארץ.

המחקר הופיע בגיליון 28 בפברואר של כתב העת של האגודה האמריקאית לכימיה.

הדנ"א בנוי מרשתות של בסיסים - A, C, G ו- T - שסדרם מקודד את המידע הגנטי שלנו. אור UV יכול להפעיל שני בסיסים סמוכים להגיב ולהיצמד אחד לשני, עיבוד אלה הוראות גנטיות בלתי קריא.

Photolyase משתמשת באנטנה מולקולרית כדי ללכוד אור מהשמש ולהמיר אותו לאלקטרון. ואז הוא מושיט את האלקטרון אל חוט ה- DNA, ומעורר תגובה המפצלת את שני הבסיסים זה מזה ומשחזרת את המידע הגנטי.

רוסו בחן את תפקידה של מולקולה הקרויה "אדנין" בדחיפת האלקטרון מן האנטנה המולקולרית אל חוטי הדנ"א. הוא הביט photolyase בשני אבות אבות חום של חיידקים עתיקים, המכונה thermophiles, וכן חיידקים מודרניים יותר כמו E. קולי כי לשגשג בטמפרטורות מתונות, שנקרא mesophiles.

הוא מצא כי בתרמופילים, אדנין שיחק תפקיד בהעברת האלקטרון לדנ"א. אבל ב E. coli, adenine היה בעמדה אחרת, מתן בעיקר תמיכה מבנית.

התוצאות "ממליצים בחוזקה כי mesophiles ו thermophiles שונה באופן מהותי בשימוש שלהם adenine עבור מנגנון זה תיקון אלקטרונים ההעברה, " אמר רוסו.

הוא גם מצא שכאשר הוא התקרר א 'קולי עד 20 מעלות צלזיוס - כ 68 מעלות פרנהייט - אדנין נע במקומו, חוזר לתפקוד התחבורה שלו.

"זה כמו מתג מבוקר טמפרטורה, "אמר רוסו.

למרות שבני אדם כבר לא משתמשים ב- photolyase עבור תיקון דנ"א, החלבון מתמיד בחיים מגוונים כמו חיידקים, פטריות וצמחים - ואפילו נלמד כמרכיב במסנני קרינה כדי לעזור לתקן עור פגום UV.

הבנת בדיוק איך photolyase עובד עשוי גם לסייע לחוקרים עיצוב חלבונים עם מגוון רחב של פונקציות חדשות, אמר רוסו.

"Photolyase עושה את כל העבודה בכוחות עצמה - היא מקצרת את האור, היא מעבירה את האלקטרון על פני מרחק ענקי לאתר השני, ואז היא חותכת את בסיסי הדנ"א", אמר רוסו. "חלבונים עם שפע של פונקציות כאלה נוטים להיות מטרה אטרקטיבית להנדסת חלבונים".

menu
menu