Bryggerijästens minimala centromerer har fått sin förklaring

Varje gång en cell delar sig måste arvsmassan fördelas rättvist mellan de två nya cellerna. Nyckeln till att det går rätt till är centromererna, de särskilda områden på kromosomerna där cellens delningsmaskineri fäster för att dra isär kromosomerna. Hos de flesta organismer är centromererna stora och uppbyggda av långa, repetitiva DNA-sekvenser. Men hos bryggerijästen, Saccharomyces cerevisiae, är de anmärkningsvärt korta och kompakta, något som länge förbryllat forskarna.

Genom att jämföra bryggerijästen med en rad besläktade jästarter har forskare nu kunnat kartlägga hur dessa minimala centromerer kan ha uppstått. I de släktingar som studerades hittade man centromerer som verkar utgöra olika mellansteg i en evolutionär utveckling. De fungerar som ögonblicksbilder från olika punkter på vägen och ger därmed en sällsynt inblick i hur en så grundläggande cellfunktion gradvis kan förändras.

Hoppande gener blev livsviktig maskineri

Det mest överraskande i studien är ursprunget till dessa strukturer. Mycket tyder på att centromererna har formats utifrån retrotransposoner, rörliga DNA-element som ofta kallas hoppande gener. Sådana sekvenser kan kopiera sig själva och förflytta sig till nya platser i arvsmassan, och de har länge betraktats som en form av genetiskt skräp utan tydlig funktion.

Resultatet visar att den bilden är alltför enkel. DNA som tidigare avfärdats som onödigt kan i själva verket omvandlas till något helt avgörande för cellen. Att en hoppande gen kan ha förvandlats till en central del av kromosomernas delningsmaskineri illustrerar hur kreativ och oförutsägbar evolutionen kan vara.

Varför upptäckten är viktig

Centromererna är livsnödvändiga eftersom misstag vid fördelningen av kromosomer kan leda till celler med fel antal kromosomer. Hos människor kopplas sådana fel till bland annat cancer och flera medfödda tillstånd. Genom att förstå hur centromerer byggs upp och förändras över tid kan forskare få bättre insikt i hur cellens grundläggande kontrollsystem fungerar, även hos mer komplexa organismer.

Jäst har länge varit en favorit i laboratorierna eftersom den är enkel att odla och dela arvsmassa med mer avancerade arter, inklusive oss människor. Många av de mekanismer som upptäcks i jäst visar sig ha motsvarigheter längre upp i livets träd.

Studien påminner också om att gränsen mellan funktionellt och funktionslöst DNA inte alltid är skarp. Sekvenser som länge betraktats som passiva passagerare i arvsmassan kan med tiden få nya och viktiga roller. För forskningen innebär det att även de mest oansenliga delarna av genomet kan rymma ledtrådar till hur livet utvecklats och hur celler hålls i ordning generation efter generation.