Много растителни видове паразитират върху други растения, като се прикрепят към тях и приемат хранителните вещества, от които гостоприемникът им се нуждае, за да оцелее. Но понякога растенията крадат не само хранителни вещества. Те си вземат и гени.
Ново проучване показва как един такъв "откраднат" ген не само е запазен след навлизането му в генома на паразитните растения от род Кукувича прежда (Cuscuta spp.), а паразитното растение е премоделирало гена в продължение на милиони години, като е запазило първоначалната му функция непокътната.
Генът се приема чрез процес, наречен "хоризонтален генен трансфер" (HGT - horizontal gene transfer). За разлика от обикновеното наследяване, при което гените преминават от родител на потомство, HGT позволява на генетичния материал да се пренася между несвързани организми.
Изследователски екип, ръководен от професор Кох Аоки (Koh Aoki) от Столичния университет в Осака, изследва какво се случва с тези чужди гени, след като те попаднат в паразитното растение. Работейки с изследователи от Suntory Global Innovation Center Ltd., Националния институт по основна биология и други институции, екипът проследява еволюционната история на гена CYP81Q.
Те откриват доказателства, че CYP81Q първоначално е принадлежал на друго цъфтящо растение от разред Устноцветни (Lamiales) - който включва много медицински и кулинарни билки - преди да бъде прехвърлен към род Cuscuta в далечното минало.
Генът дал на Cuscuta нещо полезно, тъй като CYP81Q участва в производството на сезамин, лигнаново съединение с антиоксидантни свойства. След придобиването на гена, кукувичата прежда придобили способността сами да произвеждат сезамин.
С течение на времето чуждият ген е бил променен в генома на кукувичата прежда от части от подвижните генетични елементи, наречени "транспозони", които са вмъкнали CYP81Q в ДНК на кукувичата прежда. (по-подробно за този процес може да прочетете в "Подвижните генетични елементи")
ДНК транспозоните са примитивни генетични елементи, които колонизират всякакви видове организми – от бактерии до растения и животни. Те са паразитни елементи, които променят генома на гостоприемниците си. Изменят ги, като се намножават и местят между отделните хромозомни части чрез процеси, катализирани чрез специални протеини, които кодират (транспозази). Процесът се нарича транспозиция, от лат. Transponere, премествам. Принадлежат към два класа, които се различават според техния механизъм на преместване (транспозиция). Те могат да бъдат накратко описани като: „копирай и постави” (клас I) и „изрежи и постави”(клас II). Илюстрацията представя двата механизми на транспозиция: 1.„изрежи и постави” 2. ”копирай и постави”. Клас I се наричат ретротранспозони и се копират в два стадия. Първо се синтезира РНК, като за матрица се използва ДНК, после от РНК се синтезира отново ДНК. Тогава новосинтезираната (копираната) ДНК се вмъква на нова позиция в генома. Разликата при клас II, е че липсва междинната стъпка с РНК. При този клас траспозонът се отрязва и зашива на ново място с помощта на няколко вида ензими. Кредит: Lauren Solomon, Broad Communicatios
Една от тези вмъкнати последователности в крайна сметка става част от новообразуван интрон, част от ген, която се отстранява от неговата РНК, преди генетичните инструкции да бъдат използвани за производството на протеин.
Въпреки тези промени, генът продължава да работи. Ремоделираният CYP81Q все още произвежда функционален ензим, способен да синтезира сезамин.
"Това демонстрира, че генът е запазил биологичната си функция въпреки значителните структурни промени", обобщава професор Аоки.
Откритието предполага, че HGT не е непременно краят на еволюционната история на гена, а вместо това той може да продължи да се развива вътре в паразита, като се интегрира структурно в новата му среда, запазвайки първоначалната си функция.
"Обикновено HGT е процес, генериран от бактерии", обяснява професор Аоки. "Нашите открития са допълнително доказателство, че се среща и в растенията."
За паразитните растения този процес може да е особено важен. Директните им връзки с други растения създават необичайни възможности за гените да преминават междувидовите граници. Веднъж прехвърлени, тези гени могат да се превърнат в суровина за по-нататъшни еволюционни промени.
Историята на CYP81Q отива отвъд "кражбата" на полезен ген за растението, превръщайки заимствания генетичен материал в свой собствен.
Cuscuta europaea (Европейска кукувича прежда) върху Sambucus ebulus (бъзак). Кредит: Wikipedia Commons
Справка: Eiichiro Ono, Kohki Shimizu, Jun Murata, Tenta Segawa, Akira Shiraishi, Ryusuke Yokoyama, Hiromi Toyonaga, Masaki Takagawa, Manabu Horikawa, Atsushi Hoshino, Koh Aoki, Transposon-colonized intron gain follows parasitism-mediated horizontal transfer of a cytochrome P450 gene, Plant Physiology, Volume 201, Issue 2, June 2026, kiag335, https://doi.org/10.1093/plphys/kiag335
Източник: Parasitic plants act like genetic engineers by stealing and remodeling useful genes, Osaka Metropolitan University
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
dolivo
Лазери откриват стотици геоглифи от загадъчна цивилизация в тропическа Амазонка преди хиляди години
dolivo
Ще спре ли смъртта на момиче китайския възход в генното редактиране
dolivo
Колко бързо става квантовото вплитане? Учени го изследват в атосекунден мащаб
Bai Tanas
Защо бамята е толкова слузеста?