Fundne gener, der adskiller mennesker fra frugtfluer

Gener, der bestemmer dyrets kompleksitet - eller hvad der gør mennesker så meget mere komplekse end en frugtflue eller en søpindsvin - er blevet identificeret for første gang.

Den hemmelige mekanisme for, hvordan en celle i et dyr kan være betydeligt mere kompleks end en lignende celle i et andet dyr, synes at skyldes proteiner og deres evne til at kontrollere 'hændelser' i en celles kerne.

Forskningen, af biokemiker Dr. Colin Sharpe og kolleger ved University of Portsmouth, er udgivet i PLoS One .

Dr Sharpe sagde:"De fleste mennesker er enige om, at pattedyr, og især mennesker, er mere komplekse end en orm eller en frugtflue, uden egentlig at vide hvorfor. Spørgsmålet har nageret på mig og andre i lang tid.

"Et fælles mål for kompleksitet er antallet af forskellige celletyper i et dyr, men lidt vides om, hvordan kompleksitet opnås på det genetiske niveau. Det samlede antal gener i et genom er ikke en driver, denne værdi varierer kun lidt hos flercellede dyr, så vi ledte efter andre faktorer. "

Dr Sharpe og MRes -studerende, Daniela Lopes Cardoso forhørte store mængder data fra genomerne på ni dyr - fra mennesker og makakaber til nematodeorme og frugtfluen, og beregnet, hvor forskellige de var på det genetiske niveau.

De fandt et lille antal proteiner, som var bedre til at interagere med andre proteiner og med kromatin, den emballerede form af DNA i cellekernen.

"Disse proteiner ser ud til at være fremragende kandidater til, hvad der ligger bag enormt forskellige grader af kompleksitet hos dyr, "Sagde Dr Sharpe.

"Vi forventede at identificere gener, der interagerede direkte med DNA for at regulere andre gener, men dette var ikke tilfældet. I stedet identificerede vi gener, der interagerede med 'chromatin'.

"Vores resultater tyder på, at visse proteiners øgede evne til at interagere med hinanden for at regulere den dynamiske organisation af kromatin i kernen som en komponent i dyrets kompleksitet."

Resultaterne betyder noget, han sagde, fordi biomedicinske forskere er afhængige af en bedre forståelse af menneskelig sygdom ved at studere den hos dyr. Selvom dette har værdi, der er en underliggende bekymring for, at en dyremodel kan være for simpel til at være nyttig, at resultater set i et enklere dyr måske ikke korrelerer med, hvad der sker i et mere komplekst dyr.

Forståelse af de iboende forskelle i, hvordan dyr er organiseret på genetisk niveau, og begrænsningerne for fortolkninger, som dette pålægger, vil give et mere rationelt udvalg af passende dyremodeller inden for biomedicin.

Dr Sharpe og teams tidligere forskning fandt ud af, at tre faktorer lå bag proteinerne fremstillet af et gen - NCoR - der var mere forskelligartede i komplekse dyr som mennesker i forhold til, for eksempel, søpindsvin:

• Gentagelse, selvom det samlede antal gener i genomet ikke varierer markant, nogle specifikke gener duplikeres en eller flere gange, for eksempel er der et NCoR -gen i søpindsvin og to hos mennesker.
• Enkeltgener danner ofte mere end ét protein. Messenger -RNA'et (mRNA), der forbinder genet til protein, kan behandles ved at 'splejse' for at generere en række forskellige mRNA'er, som hver koder for en beslægtet, men forskelligt protein. For eksempel, søpindsvinegenet producerer kun en type RNA, mens NCoR2 -genet hos mennesker producerer langt over 30, og hver har sandsynligvis en anden funktion.
• De fleste proteiner består af domæner, der har en bestemt funktion. Dr Sharpe og team fandt ud af, at antallet af domæner stiger, igen med NCoR, fra en i søpindsvin til tre hos mennesker.