Pointage de crédit : MIT
Plus de 10 % de notre propre génome est constitué d’extensions répétées et apparemment absurdes de matériel génétique appelé satellite. ADN qui ne codent pour aucun acide aminé. Dans le passé, certains chercheurs ont qualifié cet ADN particulier de «poubelle génomique». ”
Sur une série de documents s’étalant sur plusieurs années, cependant, Yukiko Yamashita, associé du Whitehead Institute et ses collègues ont établi que le satellite GENETICS n’est pas indésirable, mais a plutôt une fonction essentielle dans la cellule : fonctionne avec les acides aminés cellulaires pour garder tous les éléments individuels de la cellule. chromosomes réunis dans un seul noyau.
Maintenant, dans le dernier volet de leur travail particulier, publié en ligne le 24 juillet dans la revue Biologie moléculaire et évolution , Yamashita et l’ancien boursier postdoctoral Madhav Jagannathan, actuellement professeur agrégé à l’ETH Zurich, en Suisse, poussent ces études un peu plus loin, en proposant que le système de firme chromosomique rendu possible par l’ADN de télévision par satellite est l’une des causes de l’incapacité des organismes de différentes espèces à produire des enfants viables.
« Il y a sept ou même huit ans, chaque fois que nous décidions d’étudier la GÉNÉTIQUE par satellite, nous n’avions aucun programme pour étudier l’évolution », a déclaré Yamashita, qui est peut-être également professeur de biologie au Ma Institute of Technologies et détective du Howard. Institut médical Hughes. « C’est une partie très agréable de faire de la technologie : lorsque vous n’avez pas d’idée préconçue et que vous suivez simplement l’exemple à moins que vous ne tombiez sur quelque chose de complètement inattendu. ”
L’origine associée à l’espèce : modèle d’ADN
Les chercheurs savent depuis des années que l’ADN satellite est extrêmement variable entre les variétés. « Si vous jetez un coup d’œil au génome du chimpanzé ainsi qu’au génome humain, les emplacements particuliers de codage des protéines sont identiques à 98 %, 99 % », dit la jeune fille. “Mais le composant particulier de l’ADN indésirable est très, très différent. ”
« Il s’agit généralement des séquences évoluant le plus rapidement au sein du génome, mais la perspective d’avant a été : ‘Eh bien, ce sont des séquences indésirables, qui se soucie si votre ordure est différente de la mienne ? ‘ », a mentionné Jagannathan.
Pourtant, alors qu’ils vérifiaient l’importance de la GÉNÉTIQUE satellite pour la fertilité et la survie des espèces naturelles, Yamashita et Jagannathan ont eu leur premier indice que ces séquences répétitives pourraient jouer un rôle dans la spéciation.
Lorsque les experts ont supprimé une protéine appelée Prod qui se lie à une série d’ADN satellite particulière dans le voyage du fruit Drosophila melanogaster, les chromosomes des mouches en particulier se sont dispersés à l’extérieur du noyau directement dans de minuscules globules associés à du matériel cellulaire appelé micronoyaux, et les leurres sont morts . « Mais nous avons tous réalisé à ce stade que [piece of] L’ADN satellite qui était lié à la protéine Prod était totalement absent chez les plus proches parents de Drosophila melanogaster », a déclaré Jagannathan. «Ça n’existe pas du tout. C’est donc un petit problème intéressant. ”
Si cette partie de l’ADN satellite avait été essentielle à la survie d’une seule espèce mais absente d’une autre, cela pourrait impliquer que les deux types de mouches avaient avancé des séquences GÉNÉTIQUE satellite différentes pour la même fonction au fil du temps. Et étant donné que l’ADN satellite jouait un rôle dans le maintien de tous les chromosomes ensemble, Yamashita et Jagannathan se sont demandé si ces différences avancées pouvaient être l’une des raisons pour lesquelles différents types sont incompatibles sur le plan de la reproduction.
« Après que nous ayons tous réalisé la performance [of satellite DNA in the cell], la vérité selon laquelle l’ADN satellite est assez différent entre les variétés a vraiment frappé comme la foudre », a déclaré Yamashita. « Tout à coup, c’est devenu une analyse complètement différente. ”
Un compte de deux espèces de mouches des fruits frais
Pour étudier comment les différences d’ADN de la télévision par satellite peuvent sous-tendre l’incompatibilité reproductive, les chercheurs ont choisi de se concentrer sur deux brindilles de l’arbre généalogique des voyages de fruits : la conception de laboratoire classique particulière Drosophila melanogaster, ainsi que le parent le plus proche, Drosophila simulans. Ces deux types ont divergé l’un de l’autre de deux à trois millions d’années.
Les chercheurs peuvent reproduire une femelle Drosophila melanogaster avec un homme Drosophila simulans, “mais [the cross] génère une progéniture assez malheureuse », a déclaré Yamashita. « Soit ils sont stériles, soit ils meurent. ”
Yamashita et Jagannathan ont élevé les mouches ensemble, puis ont étudié les tissus de la progéniture pour découvrir ce qui poussait ces types d’hybrides «malheureux» à se répandre comme des mouches. Immédiatement, ils ont remarqué quelque chose d’intéressant : « Quand nous avons tous examiné ces tissus croisés, il était clair que leur phénotype était exactement le même, tout comme vous aviez perturbé l’ADN satellite particulier. [-mediated chromosomal organization] de l’espèce pure », a déclaré Yamashita. « Les chromosomes étaient dispersés et non encapsulés dans un noyau. ”
De plus, les experts pourraient créer une mouche hybride saine simplement en mutant certaines génétiques dans les leurres parents appelés «gènes d’incompatibilité hybrides», qui se sont avérés se localiser afin de satellite l’ADN dans les cellules d’espèces 100% pures. Grâce à ces types d’expériences, les experts ont pu démontrer exactement comment ces gènes ont un effet sur l’empaquetage chromosomique au sein des hybrides, et déterminer les phénotypes cellulaires qui leur sont initialement associés. “Je pense que pour moi personnellement, c’est probablement la partie la plus importante de ce document”, a déclaré Jagannathan.
Pris ensemble, ces types de résultats suggèrent que principalement parce que l’ADN satellite mute relativement fréquemment, les protéines particulières qui combinent la GÉNÉTIQUE satellite et gardent les chromosomes collectivement doivent évoluer pour se maintenir, conduisant chaque type à développer sa propre « stratégie » pour travailler avec le satellite particulier. ADN. A chaque fois que deux organismes aux stratégies diverses se croisent, l’affrontement se produit, surmontent les chromosomes afin de se disperser à l’extérieur du noyau.
Dans les études à venir, Yamashita et Jagannathan espèrent placer leur modèle vers le test ultime : lorsqu’ils peuvent concevoir la protéine qui peut rejoindre la GÉNÉTIQUE satellite de deux espèces différentes et maintenir les chromosomes ensemble, ils peuvent théoriquement « sauver » l’hybride condamné, laissant il survit et génère une progéniture viable.
Cet exploit associé à la bio-ingénierie est probablement dans quelques années. “Aujourd’hui, c’est juste une chose purement conceptuelle à 100%”, a déclaré Yamashita. « En faisant ce bricolage, il y a probablement beaucoup de détails qui devront être résolus. ”
Pour le moment, les chercheurs ont l’intention de continuer à étudier les rôles particuliers de l’ADN de la télévision par satellite dans le cellulaire, armés de leur toute nouvelle connaissance de la composante qu’il joue dans la spéciation. “Pour moi personnellement, l’élément surprenant de cet article est le fait que notre hypothèse était correcte”, a déclaré Jagannathan. « Je dis, rétrospectivement, qu’il y a plusieurs façons dont les choses auraient pu être incompatibles avec ce que nous avons tous supposé, il est donc assez étonnant que nous ayons en quelque sorte eu l’occasion de tracer un chemin évident du début à la fin. ”
Référence : « Un regroupement défectueux de l’ADN satellite dans les chromocentres sous-tend l’incompatibilité hybride au sein de Drosophile “Simply par Madhav Jagannathan plus Yukiko M Yamashita, 24 juillet 2021, Biologie moléculaire et développement .
DOI : 10. 1093 / molbev / msab221
