Gjenden gjene të reja që mund të lindin ‘nga asgjëja’

Kompleksiteti i organizmave të gjallë është i koduar brenda gjeneve të tyre, por nga vijnë këto gjene? Studiuesit në Universitetin e Helsinkit zgjidhën pyetje të pazgjidhura rreth origjinës së gjeneve të vogla rregullatore dhe përshkruan një mekanizëm që krijon palindromet e tyre të ADN-së. Në rrethana të përshtatshme, këto palindrome evoluojnë në gjene të mikroRNA.

Gjenomi i njeriut përmban ca. 20,000 gjene që përdoren për ndërtimin e proteinave. Veprimet e këtyre gjeneve klasike koordinohen nga mijëra gjene rregullatore, më të voglat prej të cilave kodojnë molekulat e mikroARN- së me gjatësi 22 çifte bazash. Ndërsa numri i gjeneve mbetet relativisht konstant, herë pas here, gjene të reja shfaqen gjatë evolucionit. Ngjashëm me gjenezën e jetës biologjike, origjina e gjeneve të reja ka vazhduar të magjepsë shkencëtarët.

Të gjitha molekulat e ARN-së kërkojnë rrjedha palindromike të bazave që bllokojnë molekulën në konformimin e saj funksional. E rëndësishmja, shanset që mutacionet e rastësishme të bazës që gradualisht të formojnë rradhë të tilla palindromike janë jashtëzakonisht të vogla, madje edhe për gjenet e thjeshta të mikroRNA.

Prandaj, origjina e këtyre sekuencave palindromike i ka habitur studiuesit. Ekspertët në Institutin e Bioteknologjisë, Universiteti i Helsinkit, Finlandë, e zgjidhën këtë mister, duke përshkruar një mekanizëm që mund të gjenerojë menjëherë palindrome të plota të ADN-së dhe kështu të krijojë gjene të reja të mikroRNA nga sekuencat e ADN-së jokoduese më parë.

Në projektin e tyre, studiuesit studiuan gabimet në replikimin e ADN-së. Ari Löytynoja, drejtuesi i projektit, krahason replikimin e ADN-së me shtypjen e tekstit.

“ADN-ja kopjohet një bazë në një kohë, dhe zakonisht mutacionet janë baza të vetme të gabuara, si goditjet e gabuara në një tastierë laptop. Ne studiuam një mekanizëm që krijon gabime më të mëdha, si kopjimi i tekstit nga një kontekst tjetër. Ne ishim veçanërisht të interesuar për rastet që e kopjoi tekstin prapa në mënyrë që të krijonte një palindrom.”

Studiuesit e kuptuan se gabimet e riprodhimit të ADN-së ndonjëherë mund të jenë të dobishme. Ata ia përshkruan këto gjetje Mikko Frilander, një ekspert në biologjinë e ARN-së. Ai menjëherë pa lidhjen me strukturën e molekulave të ARN-së.

“Në një molekulë ARN, bazat e palindromave ngjitur mund të çiftohen dhe të formojnë struktura që i ngjajnë një kapëse flokësh. Struktura të tilla janë vendimtare për funksionin e molekulave të ARN-së,” shpjegon ai.

Studiuesit vendosën të fokusohen në gjenet e mikroRNA për shkak të strukturës së tyre të thjeshtë: gjenet janë shumë të shkurtra – vetëm disa dhjetëra baza – dhe ato duhet të palosen në një strukturë flokësh për të funksionuar siç duhet.

Një pasqyrë qendrore ishte modelimi i historisë së gjeneve duke përdorur një algoritëm kompjuterik të personalizuar. Sipas studiueses postdoktorale Heli Mönttinen, kjo mundëson inspektimin më të afërt të origjinës së gjeneve deri tani.

“I gjithë gjenomi i dhjetëra primatëve dhe gjitarëve është i njohur. Një krahasim i gjenomave të tyre zbulon se cilat specie kanë çiftin e palindromit të mikroRNA dhe cilat i mungon. Me një modelim të detajuar të historisë, ne mund të shohim se palindrome të tëra krijohen nga një mutacion i vetëm. ngjarjet”, thotë Mönttinen.

Duke u fokusuar te njerëzit dhe primatët e tjerë, studiuesit në Helsinki demonstruan se mekanizmi i gjetur rishtazi mund të shpjegojë të paktën një të katërtën e gjeneve të reja të mikroRNA. Ndërsa raste të ngjashme u gjetën në linjat e tjera evolucionare, mekanizmi i origjinës duket universal.

Në parim, ngritja e gjeneve të mikroRNA është aq e lehtë sa që gjenet e reja mund të ndikojnë në shëndetin e njeriut. Heli Mönttinen e sheh rëndësinë e punës më gjerësisht, për shembull, në kuptimin e parimeve bazë të jetës biologjike.

“Shfaqja e gjeneve të reja nga asgjëja i ka magjepsur studiuesit. Tani kemi një model elegant për evolucionin e gjeneve të ARN-së,” thekson ajo.

Megjithëse rezultatet bazohen në gjene të vogla rregullatore , studiuesit besojnë se gjetjet mund të përgjithësohen në gjene dhe molekula të tjera të ARN-së. Për shembull, duke përdorur lëndët e para të krijuara nga mekanizmi i gjetur rishtazi, seleksionimi natyror mund të krijojë struktura dhe funksione shumë më komplekse të ARN-së.