DNA entwickelt sich je nach Chromosomenstruktur unterschiedlich schnell

Laut einer neuen Studie von Forschern der Indiana University hat die Struktur, wie DNA in Archaeen gespeichert wird, einen signifikanten Einfluss darauf, wie schnell sie sich entwickelt.

Die Studie unter der Leitung des Molekularbiologen Stephen Bell, Distinguished Professor und Vorsitzender des Department of Molecular and Cellular Biochemistry des College of Arts and Sciences an der Indiana University (IU) Bloomington, wurde kürzlich in veröffentlicht Naturmikrobiologie. Seine Ergebnisse haben das Potenzial, die Forschung zur Behandlung genetischer Krankheiten wie Krebs zu beeinflussen.

„Das Aufregendste, was wir enthüllt haben, ist die Idee, dass die Form eines DNA-Moleküls seine Fähigkeit zur Veränderung beeinflussen kann“, sagte Bell. „Im frühen 20. Jahrhundert hatte die modernistische Architektur die Idee, dass die Form eines Gebäudes seiner Funktion folgen sollte. Aber was wir in diesen Organismen sehen, ist, dass die Form im Laufe der Zeit tatsächlich die Evolution beeinflusst. Wie die DNA strukturiert ist, kann sie verändern , wodurch eine evolutionäre Rückkopplungsschleife entsteht.“

Archaea, einzellige Mikroorganismen, die in den 1970er Jahren entdeckt wurden, sind eine der drei Domänen des Lebens auf der Erde, die Wissenschaftler verwenden, um alle Lebensformen zu klassifizieren. Die anderen beiden Domänen sind Bakterien und Eukaryoten, zu denen Säugetiere und Menschen gehören. Archaea ist möglicherweise die älteste Domäne der drei.

„Man kann sich Archaeen als molekulare Fossilien vorstellen“, sagte Bell. „Sie zu studieren ist, als würde man in eine Zeitmaschine steigen und etwa 2 Milliarden Jahre zurückblicken.“

Frühere Forschungen von Bell und seinen IU-Mitarbeitern Rachel Samson, wissenschaftliche Hilfskraft in der Abteilung für molekulare und zelluläre Biochemie; und Naomichi Takemata, ein Postdoktorand in Bells Labor, fand heraus, dass bestimmte Arten von Archaea ihre Chromosomen, die DNA speichern, in zwei Kompartimente organisieren.

Für diese neue Studie haben Catherine Badel, Postdoktorandin im Bell-Labor, Samson und Bell die Mutationsraten von Chromosomen in 11 Arten einer bestimmten Gattung von Archaeen gemessen. Ihre Analyse zeigte, dass sich die DNA in einem Kompartiment, wo sie kompakter gelagert wurde, viel schneller veränderte als in dem anderen Kompartiment.

Die Entdeckung ist wichtig, sagte Bell, weil das Verständnis der Form und Funktion der DNA den Forschern helfen könnte, alle Lebensformen, einschließlich des Menschen, besser zu verstehen. Dieses Wissen könnte Forschern eines Tages helfen, Behandlungen für genetische Krankheiten oder andere genetische Fehler zu verbessern.

„Wir müssen verstehen, wie etwas funktioniert, bevor wir verstehen können, wie wir es reparieren können, wenn etwas schief geht“, sagte er.

Diese Forschung baut auf früheren Arbeiten von Bell und seinen Mitarbeitern auf, die in einer früheren Studie Ähnlichkeiten zwischen menschlichen und Archaea-Chromosomen fanden.