Nuestros genes también conocido como el genotipo determinan nuestras características también conocido como el fenotipo. La evolución actúa sobre los cambios en el fenotipo, que ocurren cuando las mutaciones cambian el genotipo subyacente. Pero las mutaciones no pueden producir cambios en el fenotiposin límites: las hormigas no pueden crecer repentinamente un tronco o convertirse en el tamaño de un elefante.Los investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria IST Austria descubrieron que en un sistema regulador de genes en la bacteria Escherichia coli, más componentesmutado, cuanto más libremente pueda evolucionar el sistema. Este es el resultado de un estudio publicado por un equipo dirigido por Calin Guet y Jonathan Bollback, con el primer autor postdoc Mato Lagator, en eLife .
Libertad para cambiar
Los efectos de las mutaciones definen cómo puede cambiar un sistema. Pero cuando tomamos un sistema compuesto por varios componentes, como un sistema que regula la expresión génica, ¿qué sucede cuando no solo un componente está mutado, sino varios?¿tienen menos opciones de cambio o más? Los investigadores estudiaron esta pregunta en un pequeño sistema regulador de genes en E. coli que consta de dos componentes: un factor de transcripción, que es una proteína que controla la velocidad de transcripción de la información genética del ADN al ARN; y su sitio de unión en el ADN, donde el factor de transcripción se une para comenzar la transcripción. En este estudio, los científicos observaron lo que sucede cuando mutan cada componente por sí mismos y cuando mutan ambos componentes al mismo tiempo.
Algo contradictorio, descubrieron que la evolución del sistema es menos limitada cuando más componentes están mutados. "En marcado contraste con lo que asumí antes de realizar los experimentos, si mutamos varios componentes, el sistema puede evolucionar más libremente. Esto vino como¡toda una sorpresa para mí! ", dice el primer autor Mato Lagator. El equipo luego analizó por qué el sistema puede evolucionar en más direcciones, en comparación con sus componentes individuales.
cuando 1 + 1 no es igual a 2
Descubrieron que el sistema evoluciona más libremente porque las mutaciones en los dos componentes interactúan entre sí, un fenómeno que llaman "epistasis intermolecular". Mato Lagator explica su importancia: "Epistasis significa que 1 + 1 no es igual a 2, sino 3o 0. Genéticamente hablando, una mutación de un punto cambia el factor de transcripción para que el fenotipo de nuestro sistema regulador de genes cambie por X, y la otra mutación de punto cambia el sitio de unión para que el fenotipo cambie por Y. Ahora, cuando ambas mutaciones ocurren juntas, el fenotipo no es simplemente X + Y, es diferente ". Esto significa que las mutaciones interactúan, dando a todo el sistema más libertad para cambiar y evolucionar.
Hasta ahora, nuestra comprensión de la epistasis ha sido principalmente descriptiva, pero no se ha entendido cómo los mecanismos moleculares existentes definen los patrones de epistasis. En este estudio, los investigadores dan una comprensión mecanicista de cómo interactúan las mutaciones en dos moléculas diferentes,explica Mato Lagator: "Lo más emocionante es que mostramos que, en este sistema regulador de genes, la mayor parte de la epistasis surge de la estructura genética del sistema. Esta estructura determina cómo interactúan las mutaciones entre sí".
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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