Γιατί μερικές γενετικές αστοχίες είναι χρήσιμες
Αποθήκευση
Όταν ο Charles Boone και η Brenda Andrews άρχισαν να χαρτογραφούν το γονιδίωμα της ζύμης πριν από 17 χρόνια, το έκαναν καταστρέφοντας κάθε πιθανό ζεύγος γονιδίων, δύο τη φορά. Η ιδέα ήταν ότι παρόλο που υπάρχουν πολλά γονίδια χωρίς τα οποία η ζύμη μπορεί να ζήσει, αν τα πλάσματα έπεφταν σε μια ουρά όταν έλειπαν δύο γονίδια, τα γονίδια πιθανότατα είχαν παρόμοιες λειτουργίες. Ίσως δεν υπήρχε πλέον τρόπος να επιδιορθωθεί το DNA, ή να μεταφερθούν πρωτεΐνες γύρω από το κύτταρο, ή να γίνουν οποιεσδήποτε άλλες εργασίες, εάν δύο μονοπάτια που θα μπορούσαν να αντισταθμίσουν η μία την άλλη ήταν εκτός λειτουργίας. Στο τέλος, έχοντας φτιάξει 23 εκατομμύρια στελέχη ζύμης, οι Boone και Andrews είδαν πολλές από αυτές τις αρνητικές απαντήσεις:Με 550.000 από τα ζεύγη γονιδίων, η απομάκρυνση του ζεύγους είχε ως αποτέλεσμα άρρωστη ή νεκρή ζύμη. Τα αποτελέσματα προσφέρουν μια λεπτομερή εικόνα αυτών των ειδών επικαλύψεων στο κελί.
Αλλά σε αρκετές άλλες περιπτώσεις συνέβη κάτι περίεργο. Σε αυτές τις περιπτώσεις, η ζύμη που έλειπε δύο γονίδια ήταν καλύτερα από το κανονικό.
Σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε σήμερα στο περιοδικό Science , οι ερευνητές και οι συνεργάτες τους εμβαθύνουν σε αυτό το φαινόμενο, το οποίο μερικές φορές ονομάζεται συνθετική βιωσιμότητα. Κοσκίνισαν εκατοντάδες προηγουμένως δημοσιευμένες μελέτες για να συλλέξουν περίπου 1.800 περιπτώσεις συνθετικής βιωσιμότητας που περιλαμβάνουν 1.300 γονίδια. Στη συνέχεια δημιούργησαν ένα δίκτυο των γονιδίων που εμπλέκονται για να κατανοήσουν τις σχέσεις τους μεταξύ τους. Στο άρθρο, παρουσιάζουν έξι πιθανούς μηχανισμούς για το τι συμβαίνει, εστιάζοντας σε καταστάσεις στις οποίες τα γονίδια μεταλλάχθηκαν αντί να καταστράφηκαν.
Εδώ είναι μερικά πράγματα που μπορεί να εξηγήσουν γιατί ένας οργανισμός με δύο φαινομενικά ελαττωματικά γονίδια μπορεί να ανθίσει. Ας πούμε ότι ένα κύτταρο έχει μια μετάλλαξη σε ένα γονίδιο. Η πρωτεΐνη που παράγεται από το γονίδιο μπορεί να μην ταιριάζει πλέον με μια πρωτεΐνη συνεργάτη και το κύτταρο μπορεί να δυσκολεύεται. Αλλά εάν το γονίδιο που παράγει την πρωτεΐνη συνεργάτη έχει επίσης μια μετάλλαξη, οι δύο πρωτεΐνες θα μπορούσαν να ταιριάζουν πολύ καλά μεταξύ τους και το κύτταρο θα ευδοκιμήσει. Σε μια άλλη πιθανή εξήγηση, μια μετάλλαξη σε ένα γονίδιο προκαλεί το κύτταρο να υποφέρει. Αλλά εάν συμβεί μια συγκεκριμένη μετάλλαξη σε ένα δεύτερο γονίδιο που του επιτρέπει να αναλάβει κάποιους ρόλους από το πρώτο γονίδιο, τότε το κύτταρο θα τα πάει καλά. Και εδώ είναι μια άλλη εξήγηση:Εάν μια μεταλλαγμένη εκδοχή μιας πρωτεΐνης εξακολουθεί να λειτουργεί λίγο, αλλά συνήθως απομακρύνεται από τους συλλέκτες σκουπιδιών του κυττάρου ως ελαττωματική, μια μετάλλαξη σε έναν συλλέκτη σκουπιδιών που τον κάνει να αφήσει μόνη της την ημι-λειτουργική πρωτεΐνη θα κρατήσει το κύτταρο ζωντανός. Αυτοί είναι μόνο μερικοί από τους πιθανούς μηχανισμούς — πιθανότατα υπάρχουν πολλοί περισσότεροι.
Όλες αυτές οι περίπλοκες συμπτώσεις - μια μετάλλαξη που τυχαίνει να κάνει μια πρωτεΐνη να ταιριάζει καλύτερα με την πρωτεΐνη ενός μεταλλαγμένου συντρόφου, μια μετάλλαξη που τυχαίνει να αντισταθμίζει ένα κατεστραμμένο γονίδιο με ένα άλλο - μπορεί να ακούγεται απίθανο. Αλλά ακόμα κι αν κάποια συγκεκριμένη περίπτωση είναι απίθανη, η τεράστια απεραντοσύνη της ζωής σημαίνει ότι απίθανα γεγονότα συμβαίνουν συνεχώς. Αυτό μπορεί να εξηγήσει γιατί μερικοί άνθρωποι έχουν μεταλλάξεις που κανονικά θα προκαλούσαν σοβαρές ασθένειες, και ωστόσο είναι απόλυτα υγιείς, προτείνει ο Boone. Μπορεί να είναι από τους λίγους τυχερούς που έχουν αντισταθμιστικές μεταλλάξεις. Αν ναι, το γονιδίωμά τους μπορεί να προσφέρει στρατηγικές για τη θεραπεία των ασθενειών που δεν έχουν.
