Drug-Interaktion Forschung: Evolution hinweisen
Ein Biologe am Worcester Polytechnic Institute (WPI) hat gezeigt, dass eine zentrale biologische Komponente in einem Wurm-Kommunikations-system kann eingesetzt werden, um zu nehmen einen anderen job, einen kritischen Befund über die Funktionsweise der evolution, der könnte eines Tages beeinflussen Erforschung von Wechselwirkungen, landwirtschaftliche bio-Technik, und ein besseres Verständnis der genetischen Vererbung über mehrere Generationen.
Jagan Srinivasan, associate professor für Biologie und Biotechnologie an WPI, und sein Forschungs-team veröffentlichten Ihre Ergebnisse in „Nature Communications“, einer peer-reviewed wissenschaftlichen Zeitschrift. Das Papier, „Co-option von neurotransmitter-Signalisierung für die inter-organismischen Kommunikation in C. elegans,“ konzentriert sich auf die Entwicklung der chemischen Kommunikation beteiligten Komponenten in inter-organismischen Signaltransduktion, die ist wichtig für die Tiere, zu navigieren und zu überleben in Ihrer natürlichen Umgebung.
„Die Evolution ist intelligent, kompliziert, und opportunistisch“, sagte Srinivasan. „Dies war ein altes protein, das der Wurm verwendet für eine Sache und dann, wenn ein neues Bedürfnis entstanden, es ist eine neuartige Funktion. Es mehr Energie effizient, etwas zu nehmen, die es bereits und verwenden es für eine neue Funktion erstellen, anstatt etwas völlig neues. Die Wissenschaftler hatten die Hypothese aufgestellt, über diese Art der biologischen wiederverwertung, aber niemand hatte es gezeigt. Wir glauben, dass wir die ersten sind, die dies zeigen aufbereiten-rezeptor in der Signaltransduktion system.“
Neurotransmitter und neuroreceptors spielen eine zentrale Rolle in der Biologie, ermöglichen Zell-Zell-und Tier-zu-Tier-Kommunikation. Zum Beispiel, in C. elegans, die durchsichtig sind Nematoden weit verbreitet in der biologischen und biomedizinischen Forschung, ein neurotransmitter-sensing-rezeptor, namens TYRA-2, ist erforderlich für den Wurm Vermeidung Reaktion auf osas#9, ein bestimmtes Pheromon erstellt, die in Zeiten der Hungersnot. Wenn ein Wurm ist hungrig, es wird absondern osas#9, Signalisierung zu anderen Würmern zu vermeiden, die Gegend, weil es kein Essen. Osas#9 und TYRA-2 gemeinsam für diese Vermeidung Reaktion.
Finanziert im Teil durch eine $1,6 million National Institutes of Health grant erhielt im Jahr 2017, Srinivasan s team hat entdeckt, dass die Nematoden nutzen die TYRA-2-rezeptor zu einer aversiven Reaktion, nicht zwischen den Zellen, sondern zwischen den Würmern. Dies entspricht einem inter-organismischen Kommunikation Weg, der sich von inter-zellulären botenstoffs Signalisierung über die co-option des neurotransmitters und dessen korrespondierenden rezeptor.
Andere Wissenschaftler hatten zuvor bereits entdeckt, dass die Aminosäure-Rezeptoren können wiederverwendet werden, aber Srinivasan-team ist die erste zu zeigen, die Umwidmung von einem neurotransmitter-rezeptor. Er wird untersuchen, ob andere Typen von Rezeptoren können eingesetzt werden, wie gut.
„Dies ist nicht das Ende der Geschichte. Dies ist die Spitze des Eisbergs“, sagte Srinivasan. „Diese Umwidmung erzählt Sie, wie neurotransmitter-Signalisierung entwickeln kann und wie es wirkt auf den Organismus, sei es Mensch, Würmer oder Fliegen“.
Im Laufe von mehr als vier Jahren der Forschung, die Ihren Höhepunkt in diesem „Nature Communications“ Papier, Srinivasan arbeitete mit Christopher Chute ’18, PhD in Biologie und Biotechnologie; Douglas Reilly, Doktorand in der Biologie und Biotechnologie; und Veronica Coyle ’16, Bachelor-Biologie und Biotechnologie-Dur; und mit Elizabeth DiLoreto, wissenschaftlicher Mitarbeiter in seinem Labor.
Sein team discovery steht nun an der Spitze Srinivasan und seine Forschung im Labor, um den Fokus auf drei verschiedene, aber Verwandte Bereiche, die könnte stark beeinträchtigt werden durch seine Zweitverwertung Entdeckung.
Das team wird untersuchen, wie die Entdeckung über die Zweitverwertung könnte Auswirkungen auf unser Verständnis von Wechselwirkungen. Ein Medikament, zum Beispiel, wurde möglicherweise erstellt, um das Ziel einer spezifischen Erkrankung, wie diabetes, sondern durch ein besseres Verständnis, wie jemandes Körper vielleicht nutzen die gleichen neuroreceptor zu verwenden, die die gleichen Medikamente für eine andere Funktion, könnten Wissenschaftler besser in der Lage sein, um zu bestimmen, die mögliche Nützlichkeit von off-target-Effekte in der Behandlung von Infektionskrankheiten.
Die WPI-Forscher auch studieren werde, parasitäre Nematoden, die Pflanzen angreifen, die Krankheit verursachen, und die Ernte-und finanzielle Verluste in der landwirtschaftlichen Industrie. Zum Beispiel ein Bericht in der Western Farm Press, einer Nachrichten-Website, die konzentriert sich auf die landwirtschaftliche Produktion in Kalifornien und Arizona wurde festgestellt, dass Sojabohnen Zyste Nematoden sind als die meisten ernst pathogenen Bedrohung für Sojabohnen und sind Schätzungen zufolge verringert sich die Renditen auf US-Sojabohnen-Produzenten, die von der Nähe zu $1 Milliarde jährlich. Srinivasan erforscht, ob Pflanzen können entwickelt werden, zu produzieren osas#9 als adversive agent, senden Vermeidung Signale zu verursachen Nematoden zu lassen die Pflanzen in Ruhe, so dass die Landwirte bräuchten nicht zu verwenden, Pestizide.
Srinivasan ist auch die Anwendung seiner Erkenntnisse der epigenetischen Forschung, die relativ neue und rasch wachsende Gebiet des Studiums das Studium der generationenübergreifenden (vererbbar) Effekte. Srinivasan, der gearbeitet hat, auf die Forschung wie gen-Veränderungen durch die Umwelt und Veränderungen im Leben sind, die über Generationen weitergegeben wird, ist jetzt zu untersuchen, wie viele Generationen von Nematoden sind von diesen Veränderungen betroffen.
„Es sieht aus wie dieses Rezeptors verursachen könnten epigenetische Vererbung, wenn Sie setzen Sie die Mutter auf das osas#9. Sechs Generationen der Kinder sind sensibilisiert“, sagte Srinivasan. „Warum ist das passiert? Diese Daten werden auf Wiederverwendung ist ein großes Stück des Puzzles. Wir setzen die Teile des Puzzles zusammen.“
Srinivasan arbeitete mit Frank Schroeder, professor für Chemie und Chemische Biologie an der Cornell University, zu entdecken, die osas#9 neurotransmitter in 2013.
Caenorhabditis elegans (C. elegans), die verwendet werden, in Srinivasan Forschung, sind transparent, Nematoden, Würmer, haben eine kurze Lebensdauer und Wissenschaftlern ermöglichen, führen zahlreiche Beobachtungen und Experimente in einem relativ kurzen Zeitraum. Da die biologischen Strukturen und Prozesse untersucht, die in allen Tieren, die Arbeit mit C. elegans hat Folgen für die menschliche Gesundheit, Altern und neurodegeneration.
