Брэд Олсон, доцент в Подразделении Биологии; Эрик Хэншен, докторант в Аризонском университете; Hisayoshi Nozaki, Токийский университет; и международная команда исследователей нашла, что единственный ген ответственен за эволюцию многоклеточных организмов. Исследование опубликовано в недавней проблеме Коммуникаций Природы.Олсон и Хэншен искали то, что заставило одноклеточные организмы развиваться в многоклеточные организмы, когда они обнаружили важность единственного гена, ретинобластомы или RB. Олсон и Хэншен нашли, что RB, известный тем, что был дефектным в больных раком, является критическим геном, необходимым для многоклеточной жизни.
По словам Олсона, предыдущие теории указали, что многократные гены могли бы быть ответственны за мультиклеточность.«А не ситуация, где сотни генов должны развиться одновременно, это – очень тонкое изменение в одном гене, который вызывает повторно программирование клеточного цикла», сказал Олсон. «Не только сделал мы находим критический ген для мультиклеточности, оказывается, что это оказывается подавителем опухоли, и намного легче развить мультиклеточность, чем ожидаемый».
Финансируемый Национальным научным фондом и Национальными Институтами Здоровья, Олсон, Hanschen и их коллеги сравнили геномы многоклеточной морской водоросли под названием Gonium pectorale и его одноклеточный родственник морской водоросли, Chlamydomonas reinhardtii. Ген RB находится в обеих морских водорослях, но имеет небольшие различия в структуре и как это регулирует клеточные циклы.«RB играет фундаментальную роль в умножении клетки, регулируя клеточные циклы непосредственно перед запусками повторения ДНК», сказал Олсон. «Рак появляется, когда этот ген дефектный.
С точки зрения клеточного цикла и развития рака, думайте о RB как тормоза на Вашем автомобиле. Когда тормоза дефектные, нет никакого способа управлять, как транспортное средство останавливается».Мультиклеточность развила десятки времен независимо, по словам исследователей.
«Это известно что заводы, животные и грибы, развитые независимо, но также – красные, зеленые и коричневые морские водоросли, volvocine морские водоросли, формы слизи и бактерии; это – процесс, который произошел многие, много раз», сказал Хэншен. «Результат, который мы находим с RB, интригует, потому что этот путь и этот ген разделены среди столь многих из этих независимых многоклеточных групп, которые отделены на сотни миллионов лет».Когда исследователи взяли ген RB от Gonium и ввели его в Chlamydomonas, это заставило Chlamydomonas становиться многоклеточным.
«Gonium представительный для первых шагов к эволюции сложных многоклеточных организмов, таких как растения и животные», сказал Олсон. «Эти результаты имеют потенциал, чтобы помочь ученым понять происхождение рака и могут способствовать будущим способностям лечить и диагностировать рак».Среди участников исследования в Университете штата Канзас Тара Марриэдж, постдокторский партнер; Джейден Андерсон старший в биологии, Оверленд-Парке; и Холли Спаркс младшая в биологии, Сент-Луисе, Миссури. Среди дополнительных сотрудников Ричард Микод, Аризонский университет; и Такаши Хамаджи, Токийский университет.Олсон сначала проверил ген RB в 2012 и затем организовал всю исследовательскую группу, чтобы исследовать многочисленные другие теории для многоклеточной эволюции.
«Были так многие гипотеза о том, как многоклеточный развился», сказал Олсон. «Мы прошли и проверили все те гипотезы. Мы хотели удостовериться, что наше открытие было лучшим».