Kényszerű megoldásként alakult ki a sejtmag

A közelmúltban új elmélet látott napvilágot a sejtmag eredetéről. Eszerint a genetikai állományt védő sejtalkotó megjelenése kényszerű megoldás volt az ősi sejtek világában bekövetkezett problémára.

A kutatók szerint a problémára három megoldás kínálkozhatott. Az első egy olyan spliceosoma kifejlesztése, amely túl tudja szárnyalni a fehérjeszintetizáló rendszer gyorsaságát. A második egy olyan mechanizmus kidolgozása, amely gyorsan és hatékonyan, már a DNS-ből eltávolítja az intronokat. Ezekre nem találunk példát az élővilágban, ugyanakkor a harmadik megoldás az összes eukarióta szervezetet jellemzi: az RNS-ek és a fehérjék szintézisének térbeli elválasztása. Mint már említettük, ez a sejtmaghártya legfőbb funkciója. A legtöbb elmélet szerint a sejtmaghártya az endoplazmatikus retikulumból szerveződött, amelynek ehhez tehát meg kellett jelennie a sejtmag kialakulása előtt. Az ER összefüggő képletet alkot a sejtmaghártyával⁴⁴, így az evolúciós kapcsolatuk lehetősége valóban fennáll^29,30.

A kutatók tehát eljutottak egy olyan sejthez, amely mitokondriummal rendelkezik, kromoszómái saját génkészlete mellett az endoszimbionta néhány génjét is tartalmazzák, és egy splicing-kompartmenten belül - sejtmag - helyezkednek el. A sejt alapállományában, a sejtmagon kívül (citoplazma) archebakteriális-eredetű fehérjeszintetizáló apparátus található, amely csak az érett mRNS-ek segítségével képes fehérjét létrehozni. A sejtmag létrejötte tehát hatékonyan képes biztosítani azon gének kifejeződését, amelyek intront tartalmaznak, így az "intron-invázió" befejeztével az ősi intronkészlet fennmaradhatott.

A másik oldalt tekintve a sejtmagon kívül létrejött egy a fehérjeszintézis irányába elkötelezett kompartment, amely mentes a transzkripcionálisan aktív kromoszómáktól. A sejtmag pórusain keresztül a citoplazmába az érett mRNS-eken kívül csak olyan komponensek juthattak ki, amelyek a fehérjeszintetizáló rendszer részét képezik, ahogyan ez a modern eukariótákban is történik (ahol specifikus splicing-komponensek segítenek az mRNS-ek magból való kikerülésében^45,46). Ezen felül az eukariótáknak - éppen a splicing megléte miatt - bonyolult mRNS-felügyelő rendszerük is kifejlődött, biztosítva, hogy valóban csak az érett mRNS-eken mehessen végbe transzláció, s hogy a valamilyen defektussal rendelkező mRNS-ek mielőbb lebomoljanak^27,47,48. Mindez óriási előrelépést jelentett a génkifejeződés szabályozásában.

Írásunk a Nature-ben megjelent cikk alapján készült - Nature 440, 41-45 (2 March 2006)