Journal @ RupertoCarola - Universitatea Heidelberg
Albinele regine și muncitorii diferă prin marcarea chimică a aproximativ 550 de gene, descoperite recent de oamenii de știință de la Centrul German de Cercetare a Cancerului (DKFZ) împreună cu colegii australieni. Cercetătorii de cancer au ales albina (foto: Tobias Schwerdt) ca obiect de studiu pentru a înțelege cum organismele cu o secvență genetică identică se pot dezvolta foarte diferit. Acest lucru se datorează faptului că celulele sănătoase și celulele canceroase au același genom, dar dezvoltă proprietăți diferite.
Este greu de crezut că aparțin aceleiași specii: albina mare, de lungă durată, este ocupată toată viața cu aducerea descendenților. Muncitorul mult mai mic, pe de altă parte, colectează hrană, ține stupul în ordine, tinde și hrănește puietul - dar este ea însăși sterilă.
Și care este interesul unui cercetător în domeniul cancerului pentru albine? „Celulele canceroase și celulele sănătoase au un genom identic, dar se comportă complet diferit. Acest lucru se datorează în mare parte genelor metilate diferit. Albinele regine și muncitorii au, de asemenea, același machiaj genetic, în ciuda tuturor diferențelor externe. Și aici, etichetele cu metil ar putea fi responsabile pentru dezvoltarea deviată ”, explică prof. Frank Lyko.
La DKFZ, omul de știință investighează modul în care genele sunt reglementate prin etichetare chimică cu grupări metil. Acest principiu de reglare este unul dintre așa-numitele mecanisme epigenetice: modificări chimice în materialul genetic care nu modifică secvența blocurilor de construcție a ADN-ului. Celula se adaptează condițiilor de mediu în schimbare prin acest mecanism de control.
Cu toate acestea, reglarea genelor epigenetice are, de asemenea, o importanță foarte practică pentru cercetătorii în cancer: marcajele chimice pot fi influențate de medicamente și, prin urmare, sunt considerate o țintă promițătoare pentru noile terapii împotriva cancerului.
În stup, numai hrana decide viitorul descendenților: Dacă larvele sunt hrănite cu polen, se dezvoltă muncitori. Dacă urmează să se maturizeze în albine regine, primesc doar lăptișorul de matcă bogat în grăsimi și proteine. Cercetătorii australieni au imitat recent efectele acestui concentrat prin oprirea enzimei din larvele de albine care marchează ADN-ul cu grupări metil. Din aceste larve s-au dezvoltat numai regine - fără lăptișor de matcă.
Aceasta a fost o indicație clară că etichetele metilice decid soarta larvelor prin influențarea activității anumitor gene. În lucrarea lor actuală, echipa lui Lyko a stabilit care gene fac exact albina regină. În timp ce studiile epigenetice anterioare s-au concentrat pe etichetarea metilului genelor individuale, echipa Heidelberg, împreună cu experți în albine din Australia, au comparat metilarea întregului genom al reginelor și al lucrătorilor pentru prima dată. „Albina cu genomul său mic ne-a servit drept model pentru testarea tehnologiei - acum putem efectua și astfel de investigații asupra genomului uman mare”, spune Frank Lyko, explicând un alt obiectiv al proiectului.
Spre deosebire de genomul uman bogat metilat, genomul albinei conține semnificativ mai puține etichete de metil. Cercetătorii au descoperit diferențe clare între muncitori și regine într-un număr bun de 550 de gene. Aceste gene sunt adesea foarte conservate în evoluție - o indicație pentru oamenii de știință că îndeplinesc funcții importante în celulă.
Echipa lui Lyko a recunoscut, de asemenea, un mecanism necunoscut anterior prin care metilarea genelor ar putea influența formarea trăsăturilor: la albine, etichetele metilului sunt situate în mod special în așa-numitele puncte de îmbinare ale genelor. Instrucțiunile de asamblare pentru producția de proteine sunt tăiate aici. Dacă aceste site-uri de recunoaștere sunt făcute de nerecunoscut prin marcare chimică, celula poate produce o proteină modificată cu o funcție diferită. „Până în prezent, teoria era că etichetele metilice de pe comutatoarele genetice blochează citirea genelor și duc astfel la caracteristici deviante”, spune prof. Lyko, „dar acum avem indicii că mecanismul pe care l-am descoperit recent la albine, ar putea juca, de asemenea, un rol în celulele canceroase. "