Gene identifiziert, die das Timing genau bestellt Ereignisse während der Reifung steuert

Eng verwandten Organismen teilen die meisten von ihren Genen , aber diese Ähnlichkeiten hinwegtäuschen große Unterschiede im Verhalten , Intelligenz und physische Erscheinung . Zum Beispiel teilen wir fast 99% unserer Gene mit Schimpansen , unseren nächsten Verwandten auf dem großen "Baum des Lebens . " Dennoch sind die Unterschiede zwischen den beiden Arten unverkennbar. Wenn nicht nur Gene , was erklärt die Unterschiede ? Wissenschaftler beginnen zu verstehen, dass die zeitliche Abfolge der Ereignisse , die während der Entwicklung vorkommen, spielt eine entscheidende Rolle bei der Festlegung eines Organismus , die helfen können, zu erklären, wie Arten entwickeln , ohne die Schaffung neuer Gene.


C. elegans ist ein kleines transparent Wurm, der bewiesen hat, ein Kraftwerk Modell für das Verständnis tierischen Entwicklung. Der Entwicklungsprozess ist fest verdrahtet und jeder Zellteilung geschieht auf die gleiche Weise und zur gleichen Zeit in jedem Tier . Ein Forscherteam um CSHL Assistenzprofessor Christopher Hammell führte verwendet diese Organismen einen Schlüsselregulator der Entwicklungs Timing identifizieren. Wie hier gezeigt , markiert sie Gene, die mit einem Fluoreszenzmarker , die das Team , wie eine einzelne Gen-Funktionen während der Entwicklung zu visualisieren erlaubt. Das Team identifizierte LIN - 42, ein Gen, das bei Tieren über den evolutionären Stammbaum zu finden ist , als ein wichtiger Regulator zahlreicher Entwicklungsprozesse .
Bildnachweis: C. Hammell , Cold Spring Harbor Laboratory

Ein Team von Wissenschaftlern am Cold Spring Harbor Laboratory ( CSHL ) hat einen Schlüsselregulator der Entwicklungszeitidentifiziert. Von CSHL Assistenzprofessor Christopher Hammell geführt , die Forscher beschreiben, wie LIN - 42, ein Gen, das bei Tieren über den evolutionären Stammbaum zu finden ist , regelt eine breite Palette von Veranstaltungen das ganze Entwicklung.

" Ein großer Teil der Wissenschaft ist zu verstehen, wie ein einzelnes Gen-Funktionen in der Zelle ausgerichtet ", sagt Hammell . "Aber wir lernen, dass wenn ein Gen aktiv ist genauso wichtig wie das, was sie tut. "

Ein Organismus entwickelt sich in klar definierten Phasen: Nerven und Muskeln reifen, bevor reproduktiven Geweben , zum Beispiel. Die Stufen entfalten nacheinander , wie Bewegungen in einer Symphonie . Gespielt auf einmal , sie einen schrecklichen Entwicklungs Kakophonie erzeugen würde , aber mit der richtigen Timing, eine natürliche Harmonie entstehen kann .

Entwicklungsstadien werden durch die Aktivierung oder Unterdrückung eines spezifischen und einzigartigen Ergänzung von Genen , wie einzelne Noten in Bewegungen eines Songs markiert. Die Reihenfolge und Dauer , wenn diese Taste Entwicklungsgene (oder Noten ) aktiv sind (oder gespielt) in einer Zelle wird durch eine Klasse von Molekülen namens microRNAs ( miRNAs) gesteuert. Eine einzelne miRNA Gen kann Hunderte von anderen Genen auf einmal zu kontrollieren. Wenn ein miRNA erlischt diese spezifische Gene zu früh oder zu spät , wird der Organismus schwere Entwicklungsstörungen leiden . Aber wenig darüber, wie die Aktivitäten dieser miRNAs reguliert bekannt.

In Arbeit in PLoS Genetics veröffentlicht Hammell und sein Team beschreiben die genetische Ansatz früher nach Genen, die Entwicklungszeitdurch miRNAs Kontrolle suchen. Das Team verwendet einen winzigen Fadenwurm namens C. elegans als einfaches Modell für die Ereignisse, die während der Entwicklung auftreten, auch in höheren Organismen . Diese Würmer haben eine feste Anzahl von Zellen und jede Zellteilung zeitgenaue . " Es ist das perfekte Vorbild für unsere Arbeit", sagt Hammell . " Es ermöglicht uns , genau zu verstehen , wie eine Mutation Entwicklung betrifft , ob der Reifung ist frühreif oder verzögert wird, durch direkte Beobachtung Defekte im Zeitpunkt der Genexpression. "

Suche des Teams aufgedeckt , die das Gen LIN -42 als ein entscheidender Regulator des Entwicklungszeitüber seine durchdringende Rolle bei der Kontrolle miRNAs . " LIN - 42 Aktien eine erhebliche Menge an Ähnlichkeit mit den Genen, die zirkadianen Rhythmen in Organismen wie Mäusen und Menschen zu kontrollieren ", sagt Roberto Perales , PhD, einer der Hauptautoren der Studie. " Dies sind Gene, die den Zeitpunkt der zellulären Vorgänge auf einer täglichen Basis für dich und mich zu kontrollieren. In der Schnecke , die gleichen Gene und Mechanismen Steuer Entwicklung, das Wachstum und das Verhalten , und dieses System wird uns mit Hebelwirkung , wie all dies verstehen Dinge koordiniert werden. "

Hammell und sein Team festgestellt, dass LIN -42 steuert die Unterdrückung zahlreicher Gene zusätzlich zu miRNAs . Sie entdeckten auch, dass die Konzentrationen des Proteins von LIN -42 codiert neigen mehr zum Schwingen den Verlauf der Entwicklung und einen Teil eines Entwicklungstaktbilden . " LIN -42 versorgt den Organismus mit einer Art von Kadenz oder temporären Speicher , so dass es nicht vergessen, dass es ein Entwicklungsschritt abgeschlossen werden, bevor es bewegt sich auf die nächste ", sagt Hammell . "Auf diese Weise , LIN -42 -Koordinaten optimalen Niveaus der gesamten Entwicklung erforderlichen Gene. "