Antgenom se dešifruje

Epigenetické rozdíly řídí chování a stav kasty

Pracovník druhu Camponotus floridanus, obvykle zvětšená hlava © Jürgen Liebig
číst nahlas

Po včelách byl nyní sekvenován druhý genom sociálního hmyzu: genom mravence. Dešifrování, které bylo provedeno na dvou druzích mravenců současně, vědci doufají zejména v cenné informace o regulaci genů vnějšími faktory, tzv. Epigenetiky. Jak uvádí Science, analýzy poskytly první vhled do regulace chování v populaci mravenců.

Projekt ant genomu začal v roce 2008, kdy Danny Reinberg, profesor biochemie v New York University Medical Center, a jeho tým obdrželi granty na studium epigenetických rozdílů mezi druhy mravenců. Epigenetika je molekulární aparát, který určuje, který z našich genů je zapnutý nebo vypnutý. Prostřednictvím této regulační genové aktivity mohou být velmi přímo ovlivněny vlivy prostředí. Mravenci jsou zvláště vhodní pro výzkum této epigenetické kontroly, protože všechna zvířata v kolonii nesou přesně stejné geny - jsou to v zásadě všechny klony královny. Nicméně různé mravence se zjevně liší ve vzhledu, chování a fyziologii, proto musí být odpovědné epigenetické procesy.

„Mravenci jsou extrémně sociální zvířata, jejich schopnost přežít závisí na komunitě podobně jako u lidí, “ vysvětluje Reinberg. „Ať už jsou to dělníci, vojáci nebo královny, mravenci se zdají být dokonale vhodní ke studiu toho, jak epigenetika ovlivňuje chování a stárnutí.“ Například by mohli vrhnout nějaké světlo na to, proč královna žije až desetkrát déle než její dělníci u některých druhů.,

Dva mravenčí druhy sekvenované ve srovnání

Reinberg mimo jiné spojil své síly s kolegy z Pekingského genomického institutu v Shenzhenu a University of Pennsylvánie, aby sekvenoval genom dvou druhů mravenců, včetně epigenetických stavů každého genu. Pro sekvenování byli vybráni mravenčí druh Harpegnathos slanáč, známý také jako mravenec skákající Jerdons, a mravenec Camponotus floridanus.

Pracovník skákajícího mravence Harpegnathos slanáč © Jürgen Liebig

Sekvenování odhalilo, že mravenci sdílejí alespoň 33 procent svých genů s lidmi, asi 20 procent jejich genů je specifických pro vejce. Oba druhy mají o něco méně genů než člověk s 23 000: Camponotus má 17 064 genů, Harpegnathos 18 564. Pokud jde o páry bází quasi, písmena genetického kódu - rozdíly jsou ještě výraznější: genom Camponotus zahrnuje asi 240 milionů bází, Harpegnathos asi 330 milionů a tedy asi jednu desetinu bází v lidském genomu, zobrazit

Enzymy s dlouhou životností pro náhradní královny

Hned od prvního screeningu genů vědci objevili první náznaky vazeb mezi geny, proteiny a chováním. Ve skákajícím mravenci se rozhodují boje mezi dělníky, kteří se stanou touto novou královnou, když stará zemře. Kdysi královna, bývalá dělnice žila mnohem déle než její kamarádi z hnízda. Příčinou této náhlé změny v délce života by mohla být nadměrná exprese určitých proteinů, včetně enzymu telomeráza, o kterých je známo, že hrají roli v dlouhověkosti. Je zajímavé, že omerepeable queens Gen genomy také obsahovaly neobvykle velké množství malých RNA, které jsou obvykle důležité pro doladění genové exprese.

Různá genová exprese v obou pracovních boxech

Také ve druhém analyzovaném druhu mravenců, Camponotus floridanus, vědci přišli s vzrušujícími vodítky k interakci genové exprese a chování. Na rozdíl od skákacího mravence je kastovní systém v Camponotus mnohem rigidnější, dokonce i uvnitř pracovníků jsou dvě specializované boxy, které se liší funkcí a vzhledem. Zatímco jeden je zodpovědný za ochranu hnízda, druhý poskytuje doplňování jídla. Genetické srovnání obou kast bylo prokázáno, že jejich genová exprese byla jasně odlišná, zejména v mozkových buňkách.

„Mravenci jsou po včele druhou rodinou sociálního hmyzu, jehož genom byl sekvenován, “ vysvětluje Roberto Bonasio, jeden ze spoluautorů studie. "Další výzvou je analyzovat a manipulovat s genomy, aby se zjistila funkce specifických genů, které kontrolují chování a stárnutí."

(NYU Langone Medical Center / New York University School of Medicine, 27. srpna 2010 - NPO)