酵母细胞如何检测遗传感染

ETH研究酵母细胞的研究人员已经发现了一种新的机制来检测外国从病原体遗传物质或环境污染,并使其无害。在他们历史悠久,细菌已经开发出一种有效的免疫系统检测和抵御入侵遗传物质从病毒或细菌竞争。一个元素的“先天”在单细胞生物免疫防御CRISPR-Cas系统商店遗传物质从入侵者识别病原体和赶走在随后的感染。

相比之下,还不知道真核生物(“更高”的生命形式)是否有类似的机制作为一种有效的自动免疫防御系统在细胞水平上。研究人员认为,简单的真核细胞功能这样的机制,但他们不知道哪些;直到现在,没有进一步研究的主题。

不寻常的防御机制

现在领导的研究小组Yves Barral,苏黎世联邦理工学院的生物化学教授,发现他们正在寻找什么酵母细胞。他们发现,这些单细胞真菌特性至今未知防御机制位于细胞内的一个惊人的发现:染色体的着丝粒。科学家们发表了他们的研究成果在最新一期的《细胞》杂志上。

着丝点染色体的两半,称为染色单体,连接。它也是一个蛋白复合物称为动粒组装。在细胞分裂期间,所谓的梭形纤维附着在着丝粒为了姐妹染色单体分离,把他们分开,离开一个染色单体母细胞和其他推动进入子细胞。这将确保遗传物质是母亲和女儿细胞之间均匀分布。

外源DNA不凝结

玛丽琳和他的同事已经证明了着丝粒起着关键作用染色体缩合。它决定了何时以及如何染色体浓缩,特别是在它的附近。染色体着丝粒也发出分子信号优化压实的结束。

相比之下,外国DNA DNA或遗传材料作为病毒圈,不时进入细胞,或染色体没有centromere-cannot凝结。因此,着丝粒不能组装,因此没有附件网站梭形纤维。

在细胞分裂过程中,非压缩遗传物质是承认并积极保留在未来的两个子细胞,研究人员称之为母细胞。这样,外国DNA是局限在母细胞,而子细胞只包含特征DNA,即一半的染色单体是可以预料到的。

摆脱与母细胞的DNA

这种不对称分裂看到母细胞收集一文不值有机体的DNA,使它更快的衰老和死亡。这是如何酵母细胞确保潜在的有害遗传物质不会徘徊在人群中。的子细胞可分为一次又一次建立人口仅包含可靠的DNA。

近年来,研究得出了一个惊人的发现,很大程度上取决与着丝粒物种。“期望这样的一个核心和重要结构几乎没有改变在进化的过程中,因此非常类似的跨物种,”Barral表示。

ETH的研究小组已经提出了一个可能的解释:“这种快速的进化率着丝粒可能是由宿主和病原体之间的军备竞赛,”他解释说。病原体会很快学会如何规避控制在染色体着丝点练习凝结。这可能增加宿主生物体不断改变着丝点的压力,以防止外国的传递遗传物质.

“我们的发现,着丝粒是一个细胞的自动防御外来DNA的一部分或许可以解释为什么这部分物种之间的染色体大大不同,“Barral表示。

着丝粒促进新物种的出现吗?

这些发现可能也有一个轴承新物种出现。例如,如果人口除以一个地理上的障碍,每个两半的人口可能会接触到不同的病原体。结果,着丝粒会进化出不同的两组。

应该从这两组人在稍后的时间点,然后满足可能是生育的事实阻碍着丝粒不再是一致的。“这仅仅是猜测,但我们可以想象,这两个人群不再承认彼此是一个相同的物种。所以这种机制可能会发挥重要作用在物种形成," Barral嫌疑犯。

寻找病毒酵母

他和他的工作组目前正在研究裂殖酵母,面包酵母的远房亲戚。裂殖酵母染色体是类似的动物。研究人员想知道他们是否也有防御机制在细胞水平。Barral也在寻找真菌病毒攻击。“没有什么发现文献中,”他说,“但是,由于酵母真菌和功能我们已经描述的免疫机制,我假设病毒也攻击真菌和渗入他们的DNA。”他说,这只是一个时间问题,直到他们发现这种病毒。

玛丽琳和他的同事在这学习了四年。酵母的想法有一个防御机制第一次来到他们十年前,当他们在这些微生物研究衰老过程。“有明显衰老和防御病原体之间的联系,”Barral表示。他们的DNA处理像多余的蛋白质母细胞的衰老过程。“这新的工作表明,拼图的各个部分我们已经在近年来真的适合在一起。”