Két mutáció, egy nagy evolúciós ugrás

Az evolúció általában a saját medrében folydogálva halad előre, időnként azonban jókora ugrásokra is képes, állapította meg egy kutatás, ami két fontos mutációt azonosított, 500 millió évvel ezelőtt elindítva egy hormonális forradalmat.

A Chicago Egyetem kutatói a modern emberi reprodukcióban, fejlődésben, immunitásban és a rákban kulcs szerepet játszó gének őseinek funkcióit élesztették újra és elemezték. Újraalkotva a gének kezdeti DNS változásait a kutatók két mutációt mutattak ki, melyek előkésztették a terepet olyan hormonoknak, mint az ösztrogén, a tesztoszteron és a kortizol, melyek fontos szerepet játszanak mindennapjainkban.

"A genetikai kódnak csupán két betűjében bekövetkezett változás erőteljes eltolódást idézett elő egy protein funkciójában és mozgásba hozta a jelenlegi hormonális és reproduktív rendszerek evolúcióját" - nyilatkozott Joe Thornton professzor, az egyetem genetikai, ökológiai és evolúciós karának professzora, a tanulmány vezetője. "Ha ez a két mutáció nem következik be, a testünk ma különböző mechanizmusokat használna a terhesség, a libidó, a stresszre való reakció, a veseműködés, gyulladások és a pubertás kori férfi és női jellemvonások kialakulásának szabályzására"

A protein genetikai kódja és funkciói közötti összefüggés megismerése lehetővé teszi a biokémikusoknak a jobb gyógyszerek előállítását, valamint megjósolhatják a mutációk betegségekre gyakorolt hatását. Thornton szerint a felfedezés megmutatja, hogyan vezethet el ehhez a célhoz a fehérjék történeteinek elemzése, munkájuk előtt ugyanis nem tudták, hogy a modern fajok különböző szteroid receptorai hogyan különböztetik meg az ösztrogént más hormonoktól.

A kutatócsoport a szteroid hormon receptor proteincsalád evolúcióját tanulmányozta, melyek a hormonok szaporodásra, fejlődésre és élettanra gyakorolt hatásait kapcsolják össze. Receptor proteinek nélkül ezek a hormonok nem fejthetnének ki hatást a test sejtjeire. Thornton csoportja lekövette a teljes receptor család ősének fejlődését az ösztrogén kizárólagos felismerésétől más szteroid hormonokat, tesztoszteront, progeszteront és kortizolt felismerő fehérjék csoportjává. Ehhez egy gén "felélesztési" stratégiát alkalmaztak.

Először számítógépes módszerekkel kikövetkeztették az ősi receptor fehérjék genetikai szekvenciáit, visszapörgetve az időt, majd biokémiailag szintetizálták ezeket az ősi DNS szekvenciákat, és molekuláris vizsgálatokkal meghatározták a receptorok érzékenységét a különböző hormonokra. Thornton csapata leszűkítette az időintervallumot, melyben a nem ösztrogén felismerő képesség kifejlődhetett, ami 500 millió évvel ezelőttre, a gerincesek megjelenése előtti időszakra mutat vissza. Végül azonosították a legfontosabb mutációkat és beültették az ősi fehérjékbe. A mutációk receptor szerkezetre és funkciókra gyakorolt hatásának mérésével a csapat újra alkotta az ősi molekuláris fejlődést a laboratóriumban.

Eredményeik szerint csupán két változás ment végbe az ősi receptorok génszekvenciájában, 70000-szeres eltolódást idézve elő az ösztrogének felől más szteroid hormonok javára. A kutatók biofizikai technikákat is alkalmaztak a pontos atomi szintű mechanizmusok azonosítására, melyekkel a mutációk befolyásolták a proteinek funkcióit. Annak ellenére, hogy csak néhány atom változott, ez gyökeresen átalakította a receptor és a hormon közötti kölcsönhatások hálózatát, drasztikus funkcióbeli változásokat eredményezve.

"Felfedezéseink bizonyítják, hogy az új molekuláris funkciók képesek hirtelen nagy ugrásokkal fejlődni néhány apró genetikai változás következtében is" - összegzett Thornton, kiemelve, hogy a két fő változás mellett a receptorban más mutációkra is szükség volt a test jelenlegi hormonháztartásának a kifejlődéséhez, ezek pontos hatásai azonban még nem ismertek.