Di hampir setiap sel insan, 2 meter DNA wajib masuk ke pada nukleus yang hanya berukuran 8 sepersejuta meter. seperti wol dalam gulungan, tantangan ruang yg ekstrem ini membutuhkan DNA buat membungkus dirinya sendiri pada kurang lebih protein struktural yang diklaim histon. Arsitektur genetik spiral ini, yg dikenal sebagai kromatin, melindungi DNA dari potensi kerusakan dan memainkan kiprah kunci pada regulasi gen.
Histon hadir baik pada eukariota, organisme hayati yg mempunyai mesin seluler spesifik seperti inti dan mikrotubulus; dan archaea, cabang lain asal pohon kehidupan, terdiri berasal mikroba bersel tunggal yang prokariotik, ialah mereka tidak memiliki nukleus.
dalam sel eukariotik, histon dimodifikasi sang enzim, yang terus menerus mengganti lanskap genom buat mengatur aktualisasi diri gen dan proses genomik lainnya. Terlepas dari kiprah fundamental ini, asal usul kromatin yg tepat sudah diselimuti rahasia.
Sebuah tim ilmiah di Center for Genomic Regulation (CRG) sekarang mengungkapkan bahwa solusi penyimpanan alam ini pertama kali berevolusi di mikroba purba yang hayati pada Bumi antara satu serta dua miliar tahun yang kemudian. Studi ini diterbitkan hari ini di jurnal Nature Ecology and Evolution .
untuk kembali ke masa lalu, tim peneliti memakai gosip yang tertulis dalam genom organisme modern, yang mengatur bentuk kehidupan sesuai evolusi gen dan protein yang terikat kromatin. Mereka menyelidiki tiga puluh spesies tidak sama yang diperoleh dari sampel air di Kanada dan Prancis. Mikroba diidentifikasi berkat teknologi pengurutan gen modern yg memungkinkan identifikasi spesies menggunakan menyaring DNA mereka. dari sana mereka ditanam pada laboratorium buat pengurutan proteomik serta genomik.
Tim ilmiah menemukan bahwa prokariota tidak memiliki mesin yg diperlukan untuk memodifikasi histon, membagikan bahwa kromatin archaeal kuno mungkin telah memainkan peran struktural dasar, meskipun tidak mengatur genom. sebaliknya, para ilmuwan menemukan bukti yg relatif buat protein yang membaca, menulis, serta menghapus modifikasi histon dalam garis keturunan awal eukariota yg berbeda, seperti Malawimonadea Gefionella okellyi , Ancyromonadida Fabomonas tropica , atau Discoba Naegleria gruberi , mikroba yang belum dijadikan sampel. jauh.
“hasil kami menekankan bahwa peran struktural dan regulasi kromatin setua eukariota itu sendiri. Fungsi-fungsi ini krusial buat kehidupan eukariotik – sejak kromatin pertama kali timbul, dia tidak pernah hilang dalam bentuk kehidupan apa pun”, kata Dr. Xavier Grau-Bové , peneliti pascadoktoral di CRG dan penulis pertama studi tadi. “sekarang kita sedikit lebih dekat buat tahu berasal-usulnya, berkat kekuatan analisis komparatif untuk mengungkap episode evolusi yang terjadi miliaran tahun yang lalu.”
menggunakan data yang diurutkan, tim ilmiah merekonstruksi repertoar gen Leluhur bersama Eukariotik Terakhir (LECA ), sel yang memunculkan semua eukariota. Organisme hidup ini mempunyai lusinan gen pengubah histon dan hidup antara satu dan dua miliar tahun yg kemudian di Bumi, yg diperkirakan berusia lebih kurang 4,lima miliar tahun. Penulis penelitian berhipotesis bahwa kromatin berevolusi dalam mikroba ini menjadi dampak asal tekanan selektif di lingkungan primordial Bumi.
Dr. Arnau Sebé-Pedrós , peneliti pada CRG dan penulis senior studi tersebut, menekankan bahwa “virus dan elemen yang dapat mengubah posisi ialah parasit genom yang secara teratur menyerang DNA organisme uniseluler. Ini mungkin telah menyebabkan perlombaan senjata evolusioner buat melindungi genom, menghasilkan pengembangan kromatin sebagai mekanisme pertahanan dalam sel yang memunculkan semua kehidupan eukariotik yg diketahui pada Bumi. lalu, prosedur ini dimasukkan ke pada regulasi gen yg kompleks, seperti yang kita lihat pada eukariota modern, terutama organisme multiseluler.”
berdasarkan penulis penelitian, penelitian pada masa depan dapat menelaah evolusi enzim pengubah histon di archaea Asgardian, mikroba yang dinamai sesuai wilayah mitologis yang dihuni sang yang kuasa-dewa Norse, serta seringkali digambarkan sebagai batu loncatan evolusi antara archaea dan eukariota. Para peneliti menemukan bukti bahwa beberapa spesies mikroba Asgardian, mirip Lokiarchaeota , memiliki histon menggunakan sifat yg mirip menggunakan eukariota, yg mungkin artinya akibat berasal evolusi konvergen.
Studi tersebut ialah hasil berasal proyek penelitian yg dimulai delapan tahun lalu. Dipimpin oleh tim ilmiah pada CRG, pekerjaan ini bekerja sama menggunakan Unit Proteomik CRG/UPF , Institut hayati Evolusioner (CSIC-UPF), Universitas Paris-Saclay, Universitas Montreal, dan Universitas Wina.