Vähirakkude kasv näib olevat seotud lihavate puu- ja köögiviljade evolutsioonilise arenguga, leidsid Cornelli teadlased

Vähirakkude kasv näib olevat seotud lihavate puu- ja köögiviljade evolutsioonilise arenguga, leidsid Cornelli teadlased
Vähirakkude kasv näib olevat seotud lihavate puu- ja köögiviljade evolutsioonilise arenguga, leidsid Cornelli teadlased
Anonim

ITHACA, N.Y. – Geneetiline mehhanism, mis aastatuhandete jooksul on evolutsiooni käigus loonud lihavaid ja mahlaseid puu- ja köögivilju, võib samuti olla seotud inimese vähirakkude vohamisega.

Cornelli ülikooli taimebioloogid ja arvutiteadlased on sisuliselt loonud otsese geneetilise seose taimede kasvuga seotud evolutsiooniprotsesside ja imetajate kasvajate kasvuga seotud protsesside vahel.

Tomatite (Lycopersicon esculentum) geneetilist kaarti uurides leidsid teadlased ühes geenis, mida nimetatakse ORFX-iks, "täidisemaks" – tunnused, mis väljenduvad taime õie arengu alguses. Arvutusandmete põhjal ennustati, et geenist saadud valgujärjestus sarnaneb inimese onkogeeniga c-H-ras p21, mis viitab ühisele mehhanismile rakuprotsessides, mis viivad taimedes suurte söödavate viljadeni ja inimestel vähini. Uuringut kirjeldatakse üksikasjalikult ajakirja Science viimases väljaandes (7. juulil).

"Hakkame mõistma, et elu loomiseks on väga levinud mehhanismid," ütleb Steven D. Tanksley, Cornell Liberty Hyde Bailey sordiaretuse professor ja uurimistöö juhtiv autor. "See on juhtum, kus leidsime seose põllumajandusuuringute vahel, mis käsitlevad seda, kuidas taimed toodavad söödavaid puuvilju ja kuidas inimesed muutuvad vähile vastuvõtlikuks. See on seos, mida keegi poleks saanud minevikus luua.

"Sellel genoomika ajastul vaatavad paljud inimesed lahknevaid organisme ja me hakkame mõistma seoseid, mida me kunagi ette ei kujutanud," ütleb Tanksley.

Avastus tuleneb Cornelli teadlaste katsetest tuvastada kaugeid evolutsioonilisi muutusi, mis viisid tänapäevase põllumajandusega seotud küllusliku saagini. Tanksley selgitab, et looduslikud puu- ja köögiviljasordid ei olnud alati inimtoiduks sobivad. Tavaliselt olid need liiga kobedad, et pakkuda palju toitu. Kuid aastatuhandete jooksul ei ristunud mitte ainult inimesed taimi, vaid ka taimed ristasid ennast. Seega muutusid paljud sordid söömiseks piisav alt lihavad.

Maisituumad ei olnud algselt mahlakad ja metsikud tomatid meenutasid rohkem punaseid mustikaid. "Kui näete ilusat maisikõrvast, näete tegelikult maisi tegeliku anatoomia jämedat liialdust. Tomatid ja kõik muud puu- ja köögiviljad näitavad sama, võrreldes nende esivanematega.Nende anatoomia konkreetsete osade – näiteks nende viljade – suhtes, mida inimesed hindavad, on jämedad liialdused,” ütleb Tanksley.

Kui poleks seda mehhanismi, poleks inimesed küttide-korilaste staadiumist kaugemale arenenud ja poleks sündinud tänapäevaseid tsivilisatsioone. "Oleme nüüd kaassõltlased kodustatud puu- ja juurviljadega. Ilma nendeta ei saa me end ise ülal pidada ja ilma meieta ei suuda ka kodustatud taimed end ülal pidada," ütleb Tanksley. "Inimesed ja taimed on kaasatud kaasevolutsiooni tantsu."

Cornelli teadlased suutsid arvutiteaduse abil tutvuda toidu ürgse arenguga. Nad leidsid geneetilise kvantitatiivse tunnuse lookuse ehk QTL (geenide spetsiifiliste omaduste asukoht), mis on seotud tomati evolutsiooniga ja kodustamisega väikestest marjadest suureks viljaks. ORFX geen, mis asub taime DNA-l fw2.2, muudab viljade kaalu kuni 30 protsenti.Teadlaste sõnul on see geen metsikute taimede kodustamise võti.

Avastuseks oleks võinud kuluda aastakümneid, kui teadlased oleksid kasutanud tavalisi meetodeid. Pärast geenist nukleotiidjärjestuse saamist, mis omakorda andis valgujärjestuse, tegi Tanksley koostööd Cornelli arvutiteaduse professori ja Cornelli biomeditsiini teadlaste paralleeltöötlusressursside keskuse direktori kohusetäitja Ron Elberiga. Cornelli teooriakeskuses välja töötatud arvutusbioloogia programmi abil lõid teadlased valgujärjestuse põhjal kolmemõõtmelise struktuuri. Nende kasutatud tarkvara nimetatakse valgumustrite õppimiseks, vaatlemiseks ja väljastamiseks (LOOPP), mis sobib järjestustele ja valgustruktuuridele.

Elber ja teadlane Jaroslaw Meller sobitasid uudse tomatijärjestuse teadaolevate kolmemõõtmeliste valgukujudega ja leidsid tabamuse. Kasutades mallina ras (inimese onkogeeni) valgu struktuuri, suutsid nad tuvastada mõned valgu spetsiifilised tööd."Valgu 3-D-kujuliseks muutmine andis meile juhised selle kohta, mida otsida ja kriitilisi aminohappeid näha, " ütleb Elber. "Ilma vihjeteta on see raske."

Melleri ja Elberi Cornellis välja töötatud algoritm on erakordselt tõhus. See tuvastas tomati geeni vähem kui minutiga.

Ütleb Tanksley: "On hämmastav, et seda tüüpi uuringuid suudeti teha kiirusega, millega see tehti. See oleks olnud paar aastat tagasi võimatu."

Teised teadusartikli "fw2.2: A Quantitative Trait Locus Key to the Evolution of Tomato Fruit Size" autorid on teadlased Anne Frary ja Esther ven der Knaap; külaliskaaslased T. Clint Nesbitan ja Silvana Grandillo; Cornelli magistrant Amy Frary; ja järeldoktorandid Meller, Bin Cong ja Jiping Liu. Lahkunud Kevin B. Alpert, kes omandas doktorikraadi Tanksley juures, oli paberi uurimistöö lahutamatu osa.Alpert suri 1. aprillil 1999 amüotroofsesse lateraalskleroosi. Leht oli pühendatud talle.

Uurimist rahastasid riikliku uurimisalgatuse ühistute toetusprogramm, USA põllumajandusministeeriumi taimegenoomiprogramm, riiklik teadusfond, riikidevaheline põllumajanduse uurimis- ja arendusfond ja riiklik tervishoiuinstituut riiklik teadusressursside keskus..

Populaarne teema