Una pregunta clave en biología evolutiva es cómo surgen y se desarrollan genes novedosos. Los investigadores suecos ahora muestran cómo se pueden seleccionar nuevos genes y funciones que son ventajosas para las bacterias a partir de secuencias de ADN aleatorias. Los resultados se presentan en la revista científica mBio .
¿Cómo surgen y se desarrollan nuevos genes y proteínas funcionales? Este es uno de los temas más fundamentales en la biología evolutiva. Se han propuesto dos tipos diferentes de mecanismos: 1 surgen nuevos genes con funciones novedosas de genes existentes, y 2 nuevos genes y proteínas evolucionan a partir de secuencias de ADN aleatorias sin similitud con los genes y proteínas existentes. En el presente estudio, los investigadores exploraron el último tipo de mecanismo: evolución de nuevos genes y proteínas a partir de secuencias de ADN aleatorizadas - evolución de novo, comose llama. Es bastante fácil entender que cuando un gen ya existe, puede modificarse y adquirir una nueva función. Pero, ¿cómo "nada" se convierte en una función que ofrece una pequeña ventaja que es favorecida por la selección natural?
La materia prima para el experimento fue una gran biblioteca de unos 500 millones de secuencias genéticas aleatorias, a partir de las cuales se identificaron secuencias de péptidos con una función biológica. En el experimento, las secuencias genéticas aleatorias se colocaron en un plásmido y se sobreexpresaron. Luego, los científicos investigaronsi podían dar a las bacterias una propiedad específica y definida. ¿Fueron, por ejemplo, capaces de dar a las bacterias resistencia a los antibióticos? Identificaron varios péptidos cortos 22-25 aminoácidos de largo que podrían dar a las bacterias un alto grado de resistencia a los aminoglucósidos, una clase importante de antibióticos utilizados para infecciones graves.
"Cuando comenzó el proyecto, teníamos pocas expectativas. Nos sorprendimos al encontrar péptidos capaces de conferir un nivel de resistencia 48 veces mayor", dice el Dr. Michael Knopp, autor principal del estudio.
Mediante una combinación de experimentos genéticos y funcionales, los científicos pudieron demostrar que los péptidos causan resistencia al adherirse a las membranas celulares bacterianas y afectar el potencial de protones a través de la membrana. La interrupción del potencial de protones causa una disminución en la absorción de antibióticos, haciendo que las bacterias sean resistentes.
"Este estudio es importante porque muestra que secuencias de aminoácidos completamente aleatorias pueden dar lugar a funciones nuevas y ventajosas, y que este proceso de evolución de novo puede estudiarse experimentalmente en el laboratorio", dice Dan I. Andersson, profesorde Bacteriología Médica, quien es el principal responsable del estudio.
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Materiales proporcionado por Universidad de Uppsala . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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