Atlarda zülal istehsalını dayandıran bir genetik mutasiya molekulyar aktivə çevrildi. Johns Hopkins Universiteti və Vanderbilt Universitetinin tədqiqatçıları atlar, eşşəklər və zebralarda oksigen mübadiləsini və enerji istehsalını artıran nadir genetik kodlaşdırma nümunəsini müəyyən ediblər.

“Science” jurnalında dərc edilən tapıntılar atın müstəsna atletik qabiliyyətinin genetik əsasları haqqında fikir verir və stop kodonları ilə məşğul olmağın tamamilə yeni üsuluna işarə edir.

Az məməlilər aerobik performansda atlara uyğun gəlir. Saf cinslərin əzələ toxuması dəqiqədə 360 litrdən çox sürətlə oksigen istehlak edir. Bədən kütləsinin vahidi üçün oksigen qəbulu elit insan idmançılarından iki dəfə çoxdur. Əzələ quruluşu və hərəkətində iştirak edən bir çox gen tədqiq edilsə də, metabolik məhsulun bu səviyyəsinin genetik əsasları qeyri-müəyyən olaraq qalır.

Keçmiş tədqiqatlar əsasən ölçü, əzələ quruluşu və ya yeriş kimi fiziki xüsusiyyətlərə diqqət yetirmişdir. Genomik tədqiqatlar qoxu, keratin və miozinə təsir edən genlərdə mutasiyalar aşkar etdi, lakin aerob maddələr mübadiləsi ilə birbaşa əlaqə qurmadı.

Hazırkı araşdırmada tədqiqatçılar KEAP1 geninə və antioksidan reaksiyaları və mitoxondrial enerji istehsalını tənzimləyən KEAP1-NRF2 yoluna diqqət yetiriblər .

Quşlarda bu yol uçuş nəticəsində yaranan oksidləşdirici stressi idarə etmək üçün inkişaf etmişdir. Erkən onurğalılarda, sudan quruya keçid zamanı ətraf mühitin streslərinə uyğunlaşmağa kömək etdi. Tədqiqatçılar oxşar mexanizmin atletik atın təkamülünə töhfə verdiyini təklif etdilər.

Tədqiqatlarına hazırlaşarkən, tədqiqatçılar genin at versiyalarında digər növlərlə müqayisədə vaxtından əvvəl dayanma kodonuna rast gəldilər. Zülal ardıcıllığında qeyri-adi şəkildə erkən yerləşmiş stop kodonun zülalın transkripsiyasını erkən bitirməsi gözlənilir, məsələn, ilk addımdan sonra 40 addımlı montaj təlimatını dayandırmaq. Nəticədə meydana gələn zülal tamamilə qeyri-funksional hala gətirmək üçün kəsilməlidir.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1743502259&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-03-horses-donkeys-zebras-genomic.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM0LjAuNjk5OC44OSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNC4wLjY5OTguODkiXSxbIk5vdDpBLUJyYW5kIiwiMjQuMC4wLjAiXSxbIkdvb2dsZSBDaHJvbWUiLCIxMzQuMC42OTk4Ljg5Il1dLDBd&dt=1743502259529&bpp=1&bdt=52&idt=158&shv=r20250327&mjsv=m202503260101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1743501995%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1743501995%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1743501995%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=330721767835&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2037&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95351337%2C95355972%2C95355974%2C31090665%2C95353451%2C95354564%2C95356499%2C95356504%2C31091324%2C31088249%2C31090357%2C95356787%2C95356928&oid=2&pvsid=617565538189138&tmod=2104272055&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=162

KEAP1-i at enerjisinin çevrilməsi mənbəyi kimi araşdırmaq məqsədi daşıyan tədqiqat qəfildən hüceyrə redoks balansı və enerji tənzimlənməsi üçün kritik olduğu bilinən genin hətta kodlaşdırmaması ehtimalı ilə üzləşməli oldu. Bunun əvəzinə tapdıqları həqiqətən gözlənilməz bir şey idi.

“Genetik dayanma işarəsinin işlədilməsi atlarda oksigen mübadiləsini və enerji istehsalını sürətləndirir” adlı araşdırmada elm adamları KEAP1 genindəki vaxtından əvvəl dayanma kodonunu araşdırmaq üçün molekulyar biologiya və təkamül analizindən istifadə ediblər. Equusun bütün mövcud növləri üzrə genetik müqayisələr at və insan hüceyrələrində funksional testlərlə birlikdə araşdırıldı .

Komanda canlı at növləri arasında genetik müqayisələri hüceyrə və molekulyar təcrübələrlə birləşdirdi.

Onlar insan hüceyrələrində genetik dəyişiklikləri modelləşdirmək üçün CRISPR-Cas9-dan, zülal strukturunu araşdırmaq üçün kütləvi spektrometriyadan və oksigen istehlakını və ATP istehsalını ölçmək üçün metabolik analizlərdən istifadə ediblər. At əzələsi və dəri hüceyrələri enerji çıxışındakı fərqləri və oksidləşdirici stress reaksiyalarını qiymətləndirmək üçün digər növlərdən nümunələrlə birlikdə tədqiq edilmişdir.

Tədqiqatçıların tapdıqları genetikanın fundamental qaydalarına etiraz edirdi. KEAP1 geni adətən 600-dən çox amin turşusundan ibarət zülalı kodlayır. 15-ci mövqedə dayanan kodon, adətən başlanğıcın yaxınlığında tərcüməni dayandırır və yalnız 14 amin turşusu istehsal edir. Bu uzunluq hüceyrə müdafiəsi və ya enerji tənzimlənməsində genin məlum rollarından hər hansı birini dəstəkləmək üçün çox qısadır. Bununla belə, at hüceyrələrində zülal tam tərcümə edilmiş, tam və işlək görünür.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

Kütləvi spektrometriya izahatı ortaya qoydu. Opal stop kodonu sistein kimi yenidən kodlaşdırılırdı ki, bu da tərcümə prosesini davam etdirməyə imkan verirdi. Genetik oxunmanın bu nadir forması əvvəllər heç bir onurğalıda KEAP1 kimi bir gendə sənədləşməmişdi. Atlarda bu, hüceyrələrə fasiləsiz tam uzunluqlu KEAP1 zülalını istehsal etməyə imkan verdi.

Təhlil, KEAP1-in və tərcümə sisteminin bir neçə komponentinin Equus-da unikal şəkildə təkamül etdiyi və ölümcül səhv olması lazım olanı təkamül üstünlüyünə çevirdiyi geniş təkamül dəyişikliyini ortaya qoydu.

Stop kodonları bəzən yenidən təfsir edilə bilər ki, bu da hüceyrəyə tərcüməni dayandırmaq əvəzinə bir amin turşusu daxil etməyə imkan verir. Bunun üçün normal olaraq mRNT-də ribosomu dayandırmağı aşmaq və selenosisteini daxil etmək üçün istiqamətləndirən xüsusi bir siqnal tələb olunur. Atlarda KEAP1 transkriptində belə bir siqnal tapılmadı. Ancaq tərcümə davam etdi.

Ehtimal edilən bir izahat KEAP1 mRNT-nin özünün strukturundadır. Transkriptin sonu, stop kodonunun oxunması üçün lazım olan zülalları cəlb edən fərqli bir forma meydana gətirir. Bu struktur ribosomu vaxtından əvvəl dayanmadan ötrü istiqamətləndirən alternativ siqnal kimi çıxış edə bilər.

İkinci izahat tərcümə mexanizminin özündə edilən dəyişikliklərdən irəli gəlir. Stop kodonlarının oxunmasında iştirak edən iki zülal (SBP2 və eEFSec) Equus-a xas mutasiyalar daşıyır. Tərcümə zamanı köçürmə RNT-lərini yerləşdirməyə kömək edən bölgələrdə qruplaşdırılmış dəyişikliklər.

Funksional analizlər göstərdi ki, SBP2-nin tək atlı versiyası hətta adi mRNT siqnalları olmadıqda belə, test sistemində yenidən kodlaşdırma aparmaq üçün kifayətdir.

Transkriptdəki struktur xüsusiyyətlər və tərcümə amillərindəki dəyişikliklər birlikdə genetik dayanma işarəsini (selenosistein) funksional yaşıl işığa (sistein) çevirən birgə inkişaf etmiş bir həll meydana gətirir.

Bütün müasir atlar növlərində mutasiyanın mövcudluğu onun nəsildə erkən ortaya çıxdığını göstərir – bu dəyişiklik aerobik performansın artmasına, sürət və dözümlülük xüsusiyyətlərinin təkamülünü formalaşdırmağa imkan verə bilər.

Təxminən 10 insan genetik pozğunluğundan biri vaxtından əvvəl dayanma kodonlarından qaynaqlanır. Funksiyanı təkmilləşdirərkən tarazlığı qoruyan stop-kodonun təkrar kodlaşdırılmasının təbii şəkildə baş verən nümunəsi, funksional protein oxunmasını bərpa etməyi hədəfləyən terapevtik yanaşmalarla biotibbi tədqiqatlar üçün yeni istiqamətlər təklif edə bilər.

Ətraflı məlumat: Gianni M. Castiglione və digərləri, Genetik dayanma işarəsinin işlədilməsi atlarda oksigen mübadiləsini və enerji istehsalını sürətləndirir, Elm (2025). DOI: 10.1126/science.adr8589

Jurnal məlumatı: Elm 

© 2025 Science X Network