Genetiska skador hos minibakterier i bladlöss och myror repareras genom kopieringsfel

Bladlöss och myror bär på minibakterier som producerar nödvändiga aminosyror och vitaminer. Minibakterierna har en mycket liten arvsmassa och många trasiga gener. Nu presenterar Uppsalaforskare i en artikel i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS, experimentella resultat som visar att upprepade fel under omvandlingen av DNA till protein räddar funktionen hos de skadade generna.

Många insekter, som till exempel bladlöss, myror och tsetseflugor är beroende av speciella minibakterier för sin överlevnad. Bakterierna lever isolerade i särskilda organ i insekternas kroppar och packas in i äggen för spridning till nästa generation insekter. I denna instängda miljö uppstår många genetiska skador och minibakteriernas arvsmassor bryts successivt ned.

Genetiska skador uppkommer under kopieringen av DNA-strängen i modercellen till de nya DNA-strängarna i dottercellerna. DNA:t är uppbyggt av de fyra bokstäverna A, C, G, T. Under kopiering av samma bokstav på rad uppstår lätt fel - 10A kan till exempel felaktigt kopieras till 9A eller 11A eller 12A. Om ett sådant fel uppstår i en gen förstörs läsramen och genen förlorar sin funktion. Det är mycket ovanligt att bakterier har långa sträckor av samma bokstav i sina gener. Minibakterierna som lever i insekter kan förvånansvärt nog ha hundratals sådana regioner i sina arvsmassor. I flera fall har dessa regioner samlat på sig genetiska förändringar och generna har hoppat ur sin läsram.

- Teoretiskt sett borde dessa skadade gener inte längre kunna fungera, säger Siv Andersson.

I den nya studien har forskarna visat att generna trots sina skador blir till protein. Hemligheten ligger i att det uppstår nya fel under kopieringen av DNA till RNA, så att det bildas en mix av RNA-molekyler med 9A, 10A, 11A och 12A. På grund av de nya felen korrigeras i vissa fall den ursprungliga skadan och genen hoppar in i sin rätta läsram igen så att ett protein kan bildas.

- Resultatet är ett robust men väldigt ineffektivt system. Den största andelen av det kopierade materialet blir oanvändbart och kommer att brytas ned. Men tack vare den lilla andel som blir rätt på grund av de upprepade kopieringsfelen kan bakterien kan överleva, och därmed också bladlössen och myrorna, säger Siv Andersson.

Resultaten är värdefulla för de försök som görs runt om i världen att på ingenjörsmässig basis bygga minibakterier med konstgjort genetiskt material.

Läs mer på PNAS webbplats.

För mer information kontakta Siv Andersson, 018-471 43 79; e-post: Siv.Andersson@ebc.uu.se