Koralgenom afslører cysteinoverraskelse

Modeldyr, såsom mus og frugtfluer, har givet videnskabsmænd kraftfuld indsigt i, hvordan cellulær biologi fungerer. Modeldyr er dog egentlig kun en guide, og det kan være risikabelt at generalisere fund på tværs af dyr fra at studere et udvalg af modelorganismer.

Cystein er en vigtig aminosyre, der bruges i flere biologiske processer, herunder metabolisme og proteinsyntese. Hos dyr mente man, at cysteinbiosyntese udelukkende blev skabt via transsulfurationsvejen, med cystathionin β-syntase (CBS) enzymet som en nøglespiller. Tidligere forskning indikerede dog, at CBS-genet var gået tabt i koraller af slægten Acropora. Forslaget var, at disse koraller ikke kunne producere cystein selv og måtte stole på symbiotiske forhold med alger for at modtage det.

"Vi ledte ikke efter mulig cysteinbiosyntese i Acropora," siger postdoc Octavio Salazar, der arbejdede på et Center Partnership Fund-projekt med hovedforsker Manuel Aranda fra KAUST og kolleger fra Australian Institute of Marine Science. "Vi genererede et genom af høj kvalitet af korallen Acropora loripes som en værdifuld genomisk ressource til fremtidig forskning."

Da det højopløselige genom var komplet, besluttede holdet at se, om de kunne bekræfte, at CBS-genet faktisk manglede. Salazar kunne ikke finde noget tegn på genet på det sted, hvor det skulle være, men han og hans kolleger var ikke overbeviste om, at korallen ikke havde nogen anden måde at syntetisere cystein på.

"Jeg begyndte at søge i genomet for gener, der koder for enzymer, der lignede dem i andre kendte cysteinbiosynteseveje, såsom dem, der findes i svampe og bakterier," siger Salazar. "Jeg var ret overrasket over at finde to enzymer i korallen med ligheder med en nyligt identificeret alternativ cysteinbiosyntesevej i svampe."

For at bekræfte, at enzymerne kodet af disse koralgener kunne syntetisere cystein in vivo, brugte forskerne gærmutanter uden cysteinbiosynteseevne og gav dem de tilsvarende Acropora-gener. Mutanterne begyndte at producere cystein.

Yderligere fandt KAUST-teamet ud af, at begge gener var til stede i genomerne af alle dyrefyla med undtagelse af hvirveldyr, leddyr og nematoder - de præcise tre grupper, som de mest almindelige dyremodelorganismer kommer fra.

"Denne undersøgelse beviser værdien af ​​at holde et åbent sind, når det kommer til at studere levende væsner," siger Aranda. "Nogle gange kan viden sætte dig i en boks; hvis du analyserer data ved kun at bruge det, du tror, ​​du ved, kan du godt gå glip af noget. Vores Acropora-genom vil være enormt værdifuldt for fremtidige undersøgelser, og hvem ved, det kan afsløre andre uventede detaljer langs måde."

Undersøgelsen vises i Science Advances . + Udforsk yderligere

Sammenligning af genomerne for to arter af koraller viser uventet genetisk diversitet