WPI生物学家的发现提供了进化线索

马萨诸塞州伍斯特市 – 2019年8月15日 – 伍斯特理工学院(WPI)的一位生物学家已经证明,蠕虫通信系统​​中的一个关键生物成分可以重新用

马萨诸塞州伍斯特市 – 2019年8月15日 – 伍斯特理工学院(WPI)的一位生物学家已经证明,蠕虫通信系统​​中的一个关键生物成分可以重新用于承担不同的工作,这是关于进化工作的重要发现。有朝一日可能会影响药物相互作用,农业生物工程的研究,以及通过多代更好地了解遗传继承。

WPI生物学家的发现提供了进化线索

WPI生物学和生物技术副教授Jagan Srinivasan及其研究团队在Nature Communications上发表了他们的研究成果,这是一本备受推崇的同行评审科学期刊。该论文“在秀丽隐杆线虫中进行有机体间通信的神经递质信号的共同选择”,侧重于涉及生物体间信号传导的化学通讯组分的进化,这对于动物在自然环境中的导航和生存至关重要。 。

“进化是聪明的,复杂的,机会主义的,”Srinivasan说。“这是一种古老的蛋白质,蠕虫用于一件事,然后,当一个新的需求出现时,将它用于一种新颖的功能。它采取已有的东西并将其用于新功能而不是创造一些东西更节能科学家已经假设这种生物再利用,但没有人表现出来。我们相信我们是第一个在信号系统中显示这种重新利用的受体。“

神经递质和神经受体在生物学中发挥着核心作用,使细胞与细胞和动物与动物之间的交流成为可能。例如,在秀丽隐杆线虫中,它们是广泛用于生物和生物医学研究的透明线虫,需要一种名为TYRA-2的神经递质传感受体,用于蠕虫对osas#9的回避反应,这是一种特定的信息素。饥饿。如果蠕虫正在挨饿,它将分泌osas#9,向其他蠕虫发出信号以避开该区域,因为没有食物。Osas#9和TYRA-2一起工作以避免这种回避。

Srinivasan团队在2017年获得了160万美元的国立卫生研究院拨款,部分资金被发现,线虫重新利用TYRA-2受体引起厌恶反应,不是在细胞之间,而是在蠕虫之间。这代表了一种跨机体通信途径,其通过神经递质及其同源受体的共同选择从细胞间神经递质信号传导进化而来。

其他科学家之前发现氨基酸受体可以重新定位,但Srinivasan的团队是第一个显示神经递质受体重新利用的团队。他将研究其他类型的受体是否可以改变用途。

“这不是故事的结局。这是冰山一角,”斯里尼瓦桑说。“这种再利用告诉你神经递质信号如何发展以及它如何影响有机体,无论是人类,蠕虫还是苍蝇。”

在超过四年,在这个高潮的研究过程中自然通讯纸,斯里尼瓦桑曾与克里斯托弗滑道'18博士在生物学和生物技术;Douglas Reilly,生物学和生物技术博士候选人;和Veronica Coyle '16,本科生物和生物技术专业;以及他实验室的研究员Elizabeth DiLoreto。

他的团队的发现现在正引领Srinivasan和他的研究实验室专注于三个不同但相关的领域,这些领域可能会受到他的重新发现的影响。

该团队正在研究他们关于重新定位的发现如何影响我们对药物相互作用的理解。例如,可能已经制定了针对特定疾病(如糖尿病)的药物,但通过更好地了解某人的身体如何利用相同的神经受体将相同的药物用于不同的功能,科学家可以更好地确定潜在的效用在治疗传染病方面的脱靶效应

WPI研究人员还将研究攻击植物的寄生线虫,导致农业中的疾病,作物和经济损失。例如,西部农场出版社(一家专注于加利福尼亚州和亚利桑那州农业生产的新闻网站)的一份报告指出,大豆胞囊线虫被认为是对大豆最严重的致病威胁,据估计会减少美国大豆生产者的回报。每年接近10亿美元。Srinivasan正在研究是否可以将植物设计为生产osas#9作为逆转剂,发出避免信号以使线虫单独离开植物,因此农民不需要使用杀虫剂。

Srinivasan也将他的发现应用于表观遗传学研究,这是研究代际(遗传)效应的相当新的和快速发展的研究领域。Srinivasan一直致力于研究由环境和生命变化引起的基因变化如何传承下来,现在正在研究这些变化会影响多少代线虫。

“当你将母亲暴露给osas#9时,看起来这种受体可能会导致表观遗传。六代孩子对此敏感,”Srinivasan说。“为什么会发生这种情况?这种重新利用的数据是这个难题的一大部分。我们将这些难题放在一起。”

Srinivasan与康奈尔大学化学与化学生物学教授Frank Schroeder合作,于2013年发现了osas#9神经递质。

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