2023 Pengarang: Bailey Leapman | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-05-20 22:57
Penyiasatan antarabangsa terhadap organisma yang oleh seorang penyelidik UT Southwestern Medical Center digelar sebagai "sampah hijau kecil yang bodoh" telah membawa kepada cerapan penting tentang mekanisme asas pembiakan.
Penemuan mungkin membantu menjelaskan mengapa spesies hampir tidak boleh membiak, dan juga menunjukkan cara yang mungkin untuk menghalang penyebaran malaria, penyakit yang membunuh kira-kira 1 juta orang setiap tahun, terutamanya kanak-kanak di sub-Sahara Afrika.
Dalam kajian baharu penyelidik dari UT Southwestern telah mendapati bahawa pembiakan seksual bermula dengan dua langkah yang berbeza secara genetik: Pertama, dua sel pembiakan mesti terlebih dahulu melekat antara satu sama lain dengan satu protein, dan kedua, mereka mesti menggabungkan membran mereka untuk membentuk satu sel menggunakan protein yang berbeza.
Para saintis UT Southwestern bekerjasama dengan pakar malaria di Imperial College London dan mendapati bahawa parasit yang menyebabkan penyakit itu juga menggunakan proses dua langkah ini. Apabila mereka menyekat sel malaria "lelaki" dan "wanita" daripada bercantum, penyebaran penyakit bawaan nyamuk telah dihentikan.
Kerja mereka bermula dengan alga hijau bersel tunggal yang digelar Chlamy (disebut "berkeringat"), singkatan daripada Chlamydomonas. Organisma yang tidak berbahaya ini, banyak ditemui dalam tanah dan air, mudah tumbuh dan belajar di bawah keadaan makmal.
"Sampah hijau kecil yang bodoh telah membawa kita kepada sasaran vaksin baharu yang menarik untuk malaria," kata Dr. William Snell, profesor biologi sel di UT Southwestern dan pengarang kanan kajian itu.
Memahami persenyawaan dalam mikroorganisma boleh membawa kepada jenis vaksin baharu, yang dipanggil "vaksin altruistik," kata Dr. Snell. Tiada vaksin untuk mencegah malaria, tetapi pada masa hadapan, memberi vaksin kepada orang yang dijangkiti untuk menghalang sel parasit daripada melengkapkan langkah gabungan mungkin menghalang penyakit itu daripada berpindah kepada orang lain.
Walaupun kajian itu hanya melibatkan organisma bersel tunggal, Dr. Snell berkata bahawa penggunaan dua protein berbeza dalam proses persenyawaan dua langkah mungkin berlaku dalam semua spesies. Gen yang mengawal sama ada telur dan sperma boleh mengikat adalah unik untuk setiap spesies, manakala gen untuk langkah kedua - bergabung menjadi satu sel - boleh menjadi lebih universal. Sebagai contoh, penyelidik mendapati bahawa HAP2, gen yang mengawal sama ada sel bergabung, juga terdapat dalam tanaman penting seperti jagung dan gandum.
Bagi parasit yang menyebabkan malaria, gabungan dikawal oleh gen yang tidak ditemui pada mamalia, jadi menghalang langkah ini mungkin terbukti berkesan dalam menahan penyebaran penyakit tanpa membahayakan manusia, kata Dr. Snell.
Para penyelidik UT Southwestern pada mulanya berminat dengan kaedah umum pembiakan, yang sering dikaji dalam Chlamy. Organisma bersel tunggal ini boleh membiak secara seksual, bukan dengan telur dan sperma, tetapi dengan beberapa sel secara kasarnya sepadan dengan "lelaki" dan yang lain dengan "perempuan."
Setelah menyedari bahawa spesies Plasmodium, termasuk yang menyebabkan malaria pada manusia, juga menggunakan sel "lelaki" dan "wanita" untuk membiak, Dr. Snell menghubungi penyelidik malaria di Imperial College London untuk menguji sama ada HAP2 mungkin terlibat. dalam pembiakan dalam organisma itu dan dalam penyebaran malaria.
Para penyelidik British mendapati bahawa menyekat HAP2 dalam sel Plasmodium menghentikan langkah peleburan. Apabila organisma Plasmodium mutan yang kekurangan HAP2 disuntik ke dalam tikus, nyamuk yang menggigit tikus tidak dijangkiti Plasmodium dan oleh itu tidak dapat menyebarkan jangkitan kepada tikus lain. Ini menunjukkan bahawa tanpa HAP2, Plasmodium tidak dapat membiak dalam usus nyamuk, satu langkah penting dalam kitaran jangkitan.
Selain kebolehgunaannya dalam memerangi penyakit, kajian terbaharu mengesahkan teori tentang mengapa spesies berbeza tidak boleh membiak, kata Dr. Snell. Terdapat pengecualian yang jarang berlaku dalam spesies yang berkait rapat seperti kuda dan keldai, yang boleh membiak untuk mencipta baghal, atau singa dan harimau yang boleh bercampur untuk membentuk liger, tetapi kacukan tersebut adalah steril.
Jika langkah pertama dalam pembiakan, pengikatan telur dan sperma, dikawal oleh satu gen bagi setiap spesies, maka langkah pengikatan itu akan berfungsi sebagai penjaga pintu untuk menghalang sel yang tidak serasi daripada mendekat, kata Dr. Snell. Secara evolusi, skema ini masuk akal, katanya, kerana ia hanya memerlukan mutasi dalam gen tunggal yang mengawal pengikatan telur-sperma untuk mencipta spesies baharu.
"Terdapat banyak spekulasi mengenai pengikatan dan peleburan telur-sperma khusus spesies dan sama ada kedua-dua langkah itu melibatkan protein yang sama atau berbeza, tetapi tiada siapa yang mempunyai molekul untuk menunjukkan ini," kata Dr. Snell. "Kami kini mempunyai molekul tersebut untuk menunjukkan bahawa spesies baharu tidak perlu mencipta semula roda untuk mengawal pelakuran."
Penyelidik UT Barat Daya lain yang terlibat dalam kajian itu ialah pengarang pertama Dr. Yanjie Liu dan Dr. Jue Ning, kedua-duanya penyelidik pasca doktoral dalam biologi sel; Dr Jimin Pei, penyelidik pasca doktoral dalam biokimia; dan Dr. Nick Grishin, profesor bersekutu biokimia.
Penyelidik dari Imperial College London, University of Nottingham, The Wellcome Trust Sanger Institute dan University of California, Irvine, turut mengambil bahagian dalam kajian itu.
Penyelidikan ini muncul dalam talian pada 25 Mac 2008 dan akan diterbitkan dalam jurnal Genes and Development edisi 14 April. Kerja ini disokong oleh Institut Kesihatan Nasional, Majlis Penyelidikan Perubatan yang berpangkalan di London, Wellcome Trust, Institut Perubatan Pencegahan Lister, Majlis Penyelidikan Sweden, dan Rangkaian Kecemerlangan Biologi dan Patologi Parasit Malaria Suruhanjaya Eropah..
