15:46 2023-03-22
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Beneficiul redundanței în sistemele biologice
_ Beneficiul redundanței în sistemele biologice
Când este privită din perspectiva unui inginer, biologia este adesea dezordonată și imperfectă. De exemplu, redundanța este o caracteristică comună a sistemelor biologice, munca unei componente biologice suprapunându-se cu cea a alteia.
Un studiu, publicat recent în revista eLife, investighează dacă unele tipuri de redundanță biologică pot – în ciuda aparentei ineficiențe – să fie de fapt benefice.
Traducerea este un proces costisitor din punct de vedere energetic prin care celulele convertesc informația genetică în proteine. Procesul de decodificare este realizat de ribozomi și ARN de transfer (ARNt). Aceste molecule biologice importante sunt ele însele codificate în informația genetică a celulei, adesea prin câteva (și uneori sute) de copii identice ale genelor.
De exemplu, tulpina bacteriană de laborator folosită în mod obișnuit Escherichia coli K-12 MG1655 conține șapte. copii ale genelor ARN ribozomal (ARNr) și până la șase copii ale fiecărei gene ARNt. Această redundanță aparentă este, la început, neașteptată; de ce să plătiți costul menținerii a numeroase copii identice de gene?
O ipoteză este că mai multe copii de gene pot permite producția mai mare sau mai rapidă de ribozomi și ARNt, ceea ce duce la o creștere mai rapidă și diviziune în condiții de susținere. Pentru a testa această ipoteză, grupul lui Deepa Agashe de la Centrul Național pentru Științe Biologice (India) a făcut echipă cu grupul de dinamică evolutivă microbiană de la Institutul Max Planck pentru biologie evolutivă (condus de Jenna Gallie).
Diverse redundante. Copiile genei ARNr și/sau ARNt au fost îndepărtate din genomul E. coli K-12 MG1655. Rezultatul a fost un panou de tulpini derivate, fiecare cu un grad mai mic de redundanță translațională decât în tulpina originală. Testele biologice au fost utilizate pentru a demonstra că evenimentele de ștergere a genei conduc fie la o reducere a expresiei ARNt matur (prin YAMAT-seq) și/sau la încetinirea translației (prin teste de raportare a β-galactozidazei).
Aceste rezultatele arată că (i) redundanța genetică a componentelor translaționale de E. coli poate fi scăzută și (ii) reducerile genetice sunt reflectate în mașinile de translație mature.
Profilurile de creștere ale tuturor tulpinilor au fost măsurate în medii diferite, în care disponibilitatea nutrienților variază de la săracă la bogată. În general, tulpinile cu redundanță mai mică au crescut mai repede decât tulpina originală atunci când nutrienții erau puțini, dar mai lent decât tulpina originală când nutrienții erau disponibili gratuit. Aceste rezultate sunt în concordanță cu ipoteza inițială: redundanța genetică are un cost atunci când traducerea este lentă, iar acest cost este atenuat în condiții care susțin o traducere și o creștere mai rapide.
Acest studiu a demonstrat că transportul mai multor ARNr/ Copiile genei ARNt pot fi benefice în condiții care susțin traducerea și creșterea din ce în ce mai rapide. Mai larg, rezultatele evidențiază faptul că redundanța (aparentă) poate juca un rol benefic în sistemele biologice complexe, în special în condițiile de mediu în schimbare.
Comentarii:
Adauga Comentariu