CoRR hipotézis - CoRR hypothesis
Az CoRR hipotézise szerint a genetikai információ elhelyezkedése a citoplazmatikus organellákban lehetővé teszi expressziójának szabályozását géntermékei redukciós-oxidációs (" redox ") állapota által .
Corr rövid a „co-helyen redox szabályozás”, maga is egy rövidített formája „co-helyen (a gén és géntermék) az (evolúciós) folytonosságát redox szabályozásának génexpresszió ”.
Az RB -t kifejezetten 1993 -ban terjesztette elő a Journal of Theoretical Biology folyóiratban megjelent cikkében , amelynek címe "A génexpresszió szabályozása a redoxpotenciál által, valamint a kloroplasztisz és a mitokondriális genomok követelménye". A központi koncepciót egy 1992 -es áttekintésben vázolták fel. Az RB kifejezést 2003 -ban vezették be a Royal Society Philosophical Transactions című dokumentumában "A genomok funkciója a bioenergetikus organellákban".
A probléma
Kloroplasztok és mitokondriumok
A kloroplasztok és a mitokondriumok energiát átalakító organellák az eukarióta sejtek citoplazmájában . A növényi sejtekben található kloroplasztok fotoszintézist végeznek ; a napfény energiájának elfogása és átalakítása . A mitokondriumok mind a növényi, mind az állati sejtekben légzést végeznek ; ennek a tárolt energiának a felszabadulása a munka végeztével. A bioenergetika ezen kulcsfontosságú reakcióin kívül a kloroplasztok és a mitokondriumok mindegyike speciális és diszkrét genetikai rendszereket tartalmaz. Ezek a genetikai rendszerek lehetővé teszik, hogy a kloroplasztok és a mitokondriumok saját fehérjéket állítsanak elő .
Mind a kloroplasztok, mind a mitokondriumok genetikai és energiaátalakító rendszerei kis módosítással származnak a szabadon élő baktériumokétól, amelyek egykor ezek az organellák voltak. Ezeknek a citoplazmatikus genomoknak a létezése összhangban van az endoszimbiont hipotézisével , és bizonyítékként is szolgál . A kloroplasztok és a mitokondriumok fehérjéinek legtöbb génje azonban most az eukarióta sejtek sejtmagjának kromoszómáin található. Ott kódolják a fehérje prekurzorokat, amelyeket a citoszolban készítenek a későbbi organellákba történő behozatalhoz.
Miért vannak a mitokondriumoknak és a kloroplasztoknak saját genetikai rendszereik?
Miért van szükségük a mitokondriumokra és a kloroplasztokra, külön genetikai rendszerükre, míg más, azonos citoplazmával rendelkező organellák, például a peroxiszómák és a lizoszómák nem? A kérdés nem triviális, mert egy különálló genetikai rendszer fenntartása költséges: több mint 90 fehérjét ... kifejezetten erre a célra nukleáris géneknek kell kódolniuk. ... Az ilyen költséges elrendezés oka nem világos, és a remény, hogy a mitokondriális és kloroplasztisz genomok nukleotidszekvenciái megadják a választ, alaptalannak bizonyult. Nem tudunk meggyőző okokra gondolni, amiért a mitokondriumokban és kloroplasztokban előállított fehérjéket ott kell előállítani, nem pedig a citoszolban.
- Alberts és mtsai., The Molecular Biology of the Cell . Garland Science. Minden kiadás (868-869. Oldal, 5. kiadás)
Citoplazmatikus öröklődés
Az CoRR arra törekszik, hogy megmagyarázza, miért tartják meg a kloroplasztok és a mitokondriumok a DNS-t , és ezáltal miért öröklődnek egyes karakterek a citoplazmán keresztül a citoplazmatikus, nem mendeli , uniparentális vagy anyai öröklődés jelenségében . A CoRR ezt úgy teszi meg, hogy választ ad erre a kérdésre: az evolúció során miért költöztek egyes bakteriális, endoszimbiont gének a sejtmagba , míg mások nem?
Javasolt megoldás
A CoRR kijelenti, hogy a kloroplasztiszok és a mitokondriumok azokat a géneket tartalmazzák, amelyek expressziójának közvetlen, szabályozó felügyelete alatt kell állnia a géntermékeik redoxállapota vagy az elektronhordozók között , amelyekkel ezek a géntermékek kölcsönhatásba lépnek. Az ilyen gének az organelláris gének magját vagy elsődleges részhalmazát tartalmazzák. Az elsődleges részhalmazban lévő egyes gének redox -szabályozásának követelménye ezután előnyt biztosít az adott gén organellán belüli elhelyezkedésének szempontjából. A természetes szelekció ezért egyes géneket az organellákhoz rögzít, míg mások előnyben részesítik a sejtmagban.
A kloroplasztisz és a mitokondriális genomok a kloroplasztisz és a mitokondriális genetikai rendszerek összetevőinek génjeit is tartalmazzák. Ezek a gének az organelláris gének másodlagos részhalmazát tartalmazzák: a genetikai rendszer génjeit. Általában nincs szükség a genetikai rendszer génjeinek expressziójának redox -szabályozására, bár ezek redox -szabályozás alá esése bizonyos esetekben lehetővé teszi az elsődleges alcsoportban (bioenergetikus gének) ható génekre ható redox -jelek felerősítését .
A másodlagos részhalmaz génjeinek (genetikai rendszer gének) megtartása szükséges a gének expressziójának redox szabályozásának működéséhez az elsődleges részhalmazban. Ha az összes gén eltűnik az elsődleges részhalmazból, a CoRR azt jósolja, hogy a másodlagos alcsoport génjeinek nincs funkciója, és az ilyen organellák végül teljesen elveszítik a genomjukat. Ha azonban csak egy gén marad redox -szabályozás alatt, akkor egy organelle genetikai rendszerre van szükség egyetlen géntermékének szintéziséhez.
Bizonyíték
- Különféle fehérjeszintézistermékeket kapunk izolált kloroplasztokban és mitokondriumokban különböző redoxpotenciállal rendelkező redox reagensek jelenlétében . A mitokondriumokban a hatás a II . Légúti komplex szintjének redoxjeleiből adódik .
- A kloroplasztokban lévő géneket a transzkripcióhoz az elektronvivő plaztokinon redox állapota szerint választjuk ki . Ezek a gének a fotoszintetikus reakcióközpontokat és a fotoszintetikus elektronszállító lánc egyéb összetevőit kódolják .
- Egy módosított bakteriális érzékelő kináz párok transzkripciót kloroplasztok plasztokinon redox állapot. Ez a kloroplaszt szenzor kináz a cianobaktériumoktól öröklődik és a növényi nukleáris DNS -ben van kódolva . A kloroplaszt szenzor kináz része az eukarióták kétkomponensű redox szabályozó rendszerének .
- A mitokondriális DNS -ben leggyakrabban visszatartott gének központi szerepet töltenek be a megfelelő fehérjekomplexek szerkezetében, ami arra utal, hogy organelláris retenciójuk lehetővé teszi a komplex összeállítás hatékony helyi ellenőrzését.
Lásd még
Hivatkozások