Drosophila melanogaster este o specie de muscă din familia Drosophilidae. Începând cu anul 1901, când entomologul american Charles W. Woodworth a propus creșterea speciei în captivitate pentru utilizarea ei ca organism model, musculița de oțet continuă să fie folosită pe scară largă pentru cercetare biologică în genetică, fiziologie, patogeneza microbiană și evoluția istoriei vieții. Începând cu 2017, nu mai puțin de cinci premii Nobel au fost acordate drosofiliștilor pentru munca lor de cercetare. Drosophila melanogaster este utilizată în mod obișnuit în cercetare datorită ciclului său de viață rapid, geneticii relativ simple – cu doar patru perechi de cromozomi și numărului mare de descendenți pe generație.
Pentru majoritatea observatorilor de rând, musculițele de oțet sunt doar niște mici puncte cu aripi, care gravitează în jurul fructelor deteriorate, vinului sau oțetului rămase neacoperite. Dar, pe parcursul secolului trecut, cercetătorii au transformat musculița de oțet, clasificată sub numele binomial de Drosophila melanogaster, într-un tablou genetic. În laboratoare de cercetare din întreaga lume, biologii cercetători dezvoltă în mod regulat noi „variante“ de muște cărora anumite gene le-au fost activate sau dezactivate.
Studierea acestor mici mutanți poate dezvălui modul de funcționare a respectivelor gene, inclusiv în cazul oamenilor. Un exemplu este descoperirea a ceea ce cercetătorii numesc acum gena hipopotamului – o genă care contribuie la reglarea mărimii organelor atât în cazul musculițelor de oțet, cât și în cel al vertebratelor – după ce muștele care prezentau diferențe au crescut până la a fi neobișnuit de mari și ridate.
Noi date provenite de la cercetătorii Institutului Engelhardt de Biologie Moleculară, din cadrul Academiei Ruse de Științe, ne-ar putea aduce mult mai aproape de înțelegerea mecanismului molecular de bază al longevității biologice. Descoperirile acestui nou studiu au fost publicate recent în jurnalul Scientific Reports printr-un articol intitulat „Analiza transcriptomului mutanților Drosophila melanogaster E(z) cu viață lungă aruncă lumină asupra mecanismelor moleculare ale longevității”.
Folosind analiza transcriptomului la nivelul întregului genom, echipa a remarcat că extinderea duratei de viață și rezistența la stres la Drosophila purtând mutația heterozigotă a histonei metiltransferazei E(z) – mutația E(z) pe scurt – au fost corelate cu modificările nivelurilor de expresie a 239 de gene. Nivelurile de expresie ale unora dintre gene au fost dublate la muștele cu mutația E(z).
„Am demonstrat că extinderea duratei de viață, creșterea rezistenței la hipertermie, stresul oxidativ și stresul reticulului endoplasmatic și creșterea fecundității la mutanții heterozigoți E(z) sunt însoțite de modificări ale nivelului de expresie a 239 de gene“, au scris autorii în studiul lor. „Rezultatele noastre au demonstrat efectele specifice sexului ale mutației E(z) asupra expresiei genelor, care, totuși, nu au condus la diferențe în extinderea duratei de viață la ambele sexe. Am observat că o mutație a unei gene E(z) duce la perturbări în expresia genelor, dintre care majoritatea participă la metabolism, cum ar fi metabolismul carbohidraților, metabolismul lipidelor, metabolismul medicamentelor și metabolismul nucleotidelor“, au explicat autorii.
Conform rezultatelor studiului, muștele mutante au avut o prelungire a duratei de viață de 22-23% în comparație cu grupul de control. În plus, aceste muște au fost mai rezistente la hipertermie, stresul oxidativ și stresul reticulului endoplasmatic, care pot perturba procesele concepute pentru a ajuta celulele să rămână sănătoase. Muștele mutante au fost și mai fertile, au adăugat cercetătorii.
„Am demonstrat că mutația E(z) afectează o multitudine de gene prost descrise pentru Drosophila. Funcțiile acestor gene în determinarea duratei de viață nu sunt înțelese și ar putea să nu fie asociate cu îmbătrânirea și longevitatea“, au remarcat autorii.
Concluziile studiului arată că genele E(z) apar legate de expresia genelor care afectează metabolismul, în timp ce expresiile legate de îmbătrânire se dovedesc a fi implicate în rute asociate cu răspunsul imun, ciclul celular și biogeneza ribozomilor.
„Descoperirile cercetării efectuate pot fi un pas către o nouă investigare: ar putea juca mutația E(z) un rol în longevitatea umană și ar avea implicații pentru înțelegerea rolului depresiunii globale a cromatinei în îmbătrânire?”, a concluzionat cercetătorul principal al studiului, dr. Alexey Moskalev, șeful Laboratorului de tehnologii geroprotective și radioprotectoare al Institutului Engelhardt.
CE SUNT GENOMUL, TRANSCRIPTOMUL ȘI EPIGENOMUL
GENOMUL
Prin genom se înțelege ansamblul de gene și alte informații ereditare ale unei unități structurale cu capacități potențiale, de autonomie în exercitarea funcțiilor legate de ereditate, diversitate și determinare a caracterelor. Genomii organismelor unei specii constituie genofondul acelei specii. Termenul de „genom“ a fost propus de Hans Winkler în 1920 pentru a descrie toată informația ereditară conținută de cromozomi.
TRANSCRIPTOMUL
Pentru a produce proteine, genele sunt mai întâi „transcrise“ în ARN mesager (ARNm). Transcriptomul reprezintă întregul set de molecule de ARNm prezente într-o anumită celulă sau țesut, la un anumit moment dat. Prin analiza transcriptomului, cercetătorii pot afla când fiecare genă este pornită sau oprită la nivelul unei celule sau țesut, cum functionează acel tip de celule în mod normal, precum și modul în care schimbările în nivelul normal al activității genei pot fi trasnformate sau pot contribui la apariția bolii.
EPIGENOMUL
Un epigenom constă dintr-o înregistrare a modificărilor chimice ale ADN-ului și proteinelor histonice ale unui organism; aceste modificări pot fi transmise descendenților unui organism prin moștenirea epigenetică transgenerațională. Modificările epigenomului pot duce la modificări ale structurii cromatinei și modificări ale funcției genomului. Epigenomul este implicat în reglarea expresiei genelor, dezvoltării, diferențierii țesuturilor și suprimării elementelor transpozabile. Spre deosebire de genomul de bază, care rămâne în mare măsură static în cadrul unui individ, epigenomul poate fi modificat dinamic de condițiile de mediu.
