Как ДНК предскажет возможные эволюции мутаций
Исследователи из Центра эволюции Милнера определили эволюционные горячие точки в ДНК, где мутации более вероятны.
Согласно новому исследованию Центра эволюции Милнера при Университете Бата, клубки в размотанной ДНК могут создавать горячие точки мутаций в геномах бактерий.
Прогнозы для эволюции бактерий и вирусов
Авторы исследования говорят, что эти результаты помогут нам в будущем прогнозировать эволюцию бактерий и вирусов с течением времени, что может помочь в разработке вакцины и лучшем понимании устойчивости к антибиотикам.
В то время как большая часть эволюции формируется естественным отбором, когда только те люди, которые адаптированы к окружающей среде, могут выжить и передать свои гены, новое исследование, опубликованное в Nature Communications, показывает, что на эволюцию также влияют спутанности цепей ДНК.
Горячие точки эволюции вызваны путаницей в ДНК, которая может нарушить механизм репликации ДНК, что приведет к мутациям.
Группа ученых под руководством Университета Бата в сотрудничестве с Университетом Бирмингема изучила эволюцию двух штаммов почвенных бактерий Pseudomonas fluorescens (SBW25 и Pf0-1).
Когда ученые удалили ген, позволяющий бактериям плавать, оба штамма бактерий быстро снова приобрели способность плавать, но совершенно разными способами.
Один из штаммов (названный SBW25) всегда мутировал в одной и той же части определенного гена, чтобы восстановить подвижность.
Однако другой штамм (названный Pf0-1) мутировал в разных местах в разных генах каждый раз, когда ученые повторяли эксперимент.
Чтобы понять, почему один штамм эволюционировал предсказуемо, а другой — непредсказуемо, они сравнили последовательности ДНК двух штаммов. Они обнаружили, что в штамме SBW25, который мутировал предсказуемым образом, была область, в которой цепь ДНК петляла сама по себе, образуя клубок в форме шпильки.
Эти путаницы могут нарушить работу клеточного аппарата, называемого ДНК-полимеразой, которая копирует ген во время деления клетки, что увеличивает вероятность возникновения мутаций.
Мутации бактерий для выживания
Когда команда удалила структуру шпильки, используя шесть молчаливых мутаций (без изменения последовательности производимого белка), это устранило горячую точку мутации, и бактерии начали развиваться гораздо более разнообразными способами, чтобы вернуть свою способность плавать.
Доктор Тиффани Тейлор из Центра эволюции Милнера сказала: «ДНК обычно образует структуру двойной спирали, но когда ДНК копируется, нити ненадолго разделяются.
- «Мы обнаружили, что в ДНК есть« горячие точки », в которых последовательность заставляет отдельные нити ДНК скручиваться сами по себе — это немного похоже на то, когда вы разрываете нити веревки — это приводит к путанице.
- «Когда фермент ДНК-полимераза пробегает по цепи, чтобы скопировать ген, он натыкается на клубок и может пропустить, вызывая мутацию.
- «Наши эксперименты показывают, что мы смогли создать или удалить горячие точки мутаций в геноме, изменив последовательность, чтобы вызвать или предотвратить клубок шпильки.
- «Это показывает, что, хотя естественный отбор по-прежнему является наиболее важным фактором эволюции, есть и другие факторы.
- «Если бы мы знали, где находятся потенциальные очаги мутаций в бактериях или вирусах, это могло бы помочь нам предсказать, как эти микробы могут мутировать под давлением отбора».
В раковых клетках уже обнаружены горячие точки мутаций, и исследователи планируют искать их среди множества видов бактерий, включая важные патогены.
Эта информация может помочь ученым лучше понять, как развиваются бактерии и вирусы, что может помочь в разработке вакцин против новых вариантов болезней. Это также может облегчить прогнозирование того, как микробы могут развить устойчивость к антибиотикам.
Доктор Джеймс Хортон, недавно защитивший докторскую диссертацию в Центре эволюции Милнера, сказал: «Как и многие другие захватывающие открытия, это было сделано случайно. Мутации, на которые мы смотрели, были так называемыми «тихими», потому что они не изменяли результирующую последовательность белка, поэтому изначально мы не думали, что они особенно важны.
«Однако наши открытия в корне бросают вызов нашему пониманию роли тихих мутаций в адаптации».
Метки: ДНК
Здоровье человека невозможно рассматривать фрагментарно. Состояние полости рта напрямую связано с работой пищеварительной, иммунной и даже сердечно-сосудистой систем. Несмотря на это, стоматологические проблемы часто откладываются «на потом», особенно если боль носит периодический характер. Между тем воспалительные процессы в зубах могут длительное время развиваться скрыто, постепенно влияя на общее самочувствие. Одним из распространённых примеров является воспаление…
В последние годы отношение к здоровью заметно изменилось. Всё меньше людей воспринимают медицинскую помощь как экстренную меру «на случай болезни» и всё чаще — как регулярный, осознанный процесс. Современный образ жизни, высокий уровень стресса, сидячая работа и информационная перегрузка требуют иного подхода: системного, профилактического и ориентированного на долгосрочный результат. На этом фоне растёт интерес к…
Раздел «Ортопедические компоненты SLIM» на сайте B&B Dental предлагает полный набор решений для работы с имплантами Slim. Основное преимущество этого направления — утончённый профиль компонентов, что позволяет оптимально сочетать функциональность, эстетику и комфорт пациента. Компоненты SLIM разработаны таким образом, чтобы минимизировать объём протеза в зоне абатмента, уменьшить выступающие части и сделать соединение как можно менее…
Ивермектин Масштабное исследование, проведённое в Кении и Мозамбике, показало, что массовое применение ивермектина — противопаразитарного препарата — снизило заболеваемость малярией на 26%. Действие препарата удивительно: он делает человеческую кровь смертельной для комаров, убивая их после укуса. Этот новый подход может дополнить традиционные средства, такие как противомоскитные сетки, которые утратили эффективность из-за устойчивости комаров. Более того,…
Скрытый ген хранит ключ к таинственному питательному веществу, необходимому для жизни. Открытие переосмысливает то, что мы знаем о диете, болезнях и генетике человека. Международная группа ученых под руководством исследователей из Университета Флориды и Тринити-колледжа в Дублине разгадала тайну, которая десятилетиями озадачивала биологов: как организм человека усваивает важнейший микроэлемент, необходимый для всего: от работы мозга до…
