A káros mutációk is hasznosak lehetnek

A Szegedi Biológiai Kutatóközpont (SZBK) biokémiai intézetének Papp Balázs, Pál Csaba és Horváth Péter által vezetett három kutatócsoportja közös vizsgálatai során a káros mutációk az evolúciós folyamatokra gyakorolt új hatását tárták föl - tájékoztatta az Eötvös Loránd Kutatási Hálózat csütörtökön az MTI-t.

A közlemény szerint az élőlényekben folyamatosan felbukkanó mutációk többsége károsan érinti a túlélést vagy a szaporodási esélyt. A káros mutációk legtöbbször nem terjednek el, de a természetben előfordulnak olyan eseteket, amikor mégsem tűnnek el, hanem egy másik, a káros hatást ellensúlyozó - kompenzáló - mutáció révén fennmaradnak.

A szegedi kutatók kísérleteikhez - melyek eredményeiről a Nature Ecology & Evolution folyóiratban számoltak be - pékélesztőt használták. Kiindulásként a káros mutációkat mesterségesen és egyedileg állították elő egy-egy gén teljes eltávolításával, aminek eredményeként egy olyan, több száz mutánsból álló gyűjtemény jött létre, amelyben az élesztők osztódási sebessége jelentős mértékben lelassult. A mutáns élesztőket ezután három hónapon át növesztették a laborban a kompenzáló mutációk felbukkanására várva, ami be is következett, és ennek eredményeként a növekedési sebesség a mutánsok többségében helyreállt.

A kutatók arra keresték a választ, hogy az így létrejött kompenzált mutánsok milyen gyakran térnek el valamilyen tulajdonságban a kiinduló, mutációkat nem hordozó, úgynevezett vad élesztőtől. Automatizált mikroszkópos képfeldolgozás segítségével vizsgálták a jellemzően egysejtű laboratóriumi pékélesztő alakját, és azt találták, hogy a kompenzált mutánsok gyakran a vad típusú élesztőtől eltérő sejtalakkal rendelkeznek.

A kutatók arra is kíváncsiak voltak, hogy a kísérlet során kitenyésztett élesztők képesek-e - a természetben gyakori, de a laboratóriumban nem jellemző - többsejtű formák kialakítására. Ez a kérdés azért nagy jelentőségű, mert a kórokozó élesztőfajokban a többsejtű formák elősegítik a gazdaszervezet megtámadását.

A vizsgálatok során megállapították, több kompenzált mutáns a vadnál nagyobb biofilmet alakított ki, míg másokban a többsejtűvé válás eltérő formája, a fürtösödés vagy az invazív növekedés jelent meg teljesen új tulajdonságként.

Az SZBK kutatóinak elsőként sikerült kimutatniuk, hogy a káros mutációk és a kompenzáló evolúció együttese ökológiailag és klinikailag fontos tulajdonságok megjelenéséhez vezethet. Ez a felfedezés egy új evolúciós képet is sugall: a káros mutációk fontos kezdeti lépést jelentenek az evolúciós alkalmazkodásban.

Arra a kérdésre, hogy ez a folyamat milyen gyakran fordul elő a természetben, további kutatások adhatnak választ. A felfedezésnek gyakorlati jelentősége is van, a biotechnológia egyik fontos ága ugyanis a természetes szelekció elveit használja új tulajdonságú fehérjék laboratóriumi kitenyésztésére. A fehérjék működésére nézve káros mutációk más előnyös mutációkkal kombinálva elősegíthetik a minőségileg új enzimek kialakulását - áll a közleményben.