Θερμοεπαγώμενα γονίδια της οικογένειας HSP70 σε νηματώδεις του εδάφους
Authors: Νικολαΐδης Νικόλαος 
Published: August 2021

Οι νηματώδεις είναι ένα από τα πιο σημαντικά φύλα μεταζώων, το οποίο αποτελείται από παρασιτικά είδη, που απειλούν την υγεία του ανθρώπου, των ζώων και των φυτών σε παγκόσμια κλίμακα. Επίσης, αποτελείται από είδη ελεύθερης μορφής, τα οποία διασπείρονται σε εδαφικά και υδάτινα οικοσυστήματα με εξαιρετικά μεγάλα πληθυσμιακά μεγέθη. Οι βιοκοινότητες των νηματωδών θα μπορούσαν να αποτελέσουν έναν πολύ ικανοποιητικό βιολογικό δείκτη περιβαλλοντικών αλλαγών. Η ταξινόμηση και η συστηματική κατάταξη των ειδών του φύλου είναι μία δύσκολη και επίπονη διαδικασία, εξαιτίας της έλλειψης σταθερών ομόλογων χαρακτήρων. Οι μορφολογικοί χαρακτήρες που χρησιμοποιούνται για τη διάκριση των ειδών ποικίλουν εξαιρετικά ανάλογα με το περιβάλλον του είδους, στο οποίο αναφέρονται. Το εξελικτικά συντηρημένο γονιδιακό σύστημα της οικογένειας HSP70 μελετήθηκε σε είδη και πληθυσμούς νηματωδών του εδάφους, με σκοπό την εύρεση γενοτυπικών χαρακτήρων που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη διάκριση των ειδών. Συνθετικοί ολιγονουκλεοτιδικοί εκκινητές σχεδιάστηκαν και κατασκευάστηκαν με βάση αλληλουχίες hsp70 του είδους Caenorhabditis elegans. Η χρησιμοποίηση των εκκινητών για την αλυσιδωτή αντίδραση της πολυμεράσης (PCR) είχε ως αποτέλεσμα την ενίσχυση διακριτών ζωνών σε όλα τα είδη και τους πληθυσμούς των νηματωδών, που μελετήθηκαν. Η διαφοροποίηση, που παρατηρείται με βάση τα ζωνικά πρότυπα των προϊόντων της PCR, δίνει τη δυνατότητα ταυτοποίησης διαφορετικών ειδών και πληθυσμών νηματωδών, η οποία πιθανά αντιπροσωπεύει διαφοροποιήσεις των αλληλουχιών hsp70. Η υπόθεση αυτή ενισχύεται από το ότι: (α) στο είδος C. elegans όλες οι ζώνες που ενισχύθηκαν μπορούν να αντιστοιχιστούν με τμήματα αλληλουχιών hsp70, (β) πολλές από τις ζώνες που παράγονται στα υπόλοιπα είδη νηματωδών υβριδίζονται με ανιχνευτές γνωστές αλληλουχίες hsp70 και (γ) η ανάλυση της πρωτοδιάταξης των βάσεων του DNA έδειξε ότι αρκετές από τις ζώνες αυτές περιείχαν αλληλουχίες σχετικές με hsp70. Φαίνεται λοιπόν ότι, η διαφορετική οργάνωση και οι διαφοροποιήσεις των αλληλουχιών hsp70 αποτελούν έναν εύχρηστο μοριακό χαρακτήρα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μοριακός μάρτυρας. Η παρατηρούμενη διαφοροποίηση του μεγέθους των ζωνών, που ενισχύονται σε όλα τα είδη νηματωδών, πιθανά οφείλεται στην ύπαρξη ή την απουσία των εσωνικών αλληλουχιών, ή και το διαφορετικό μήκος τους. Τμήμα της περιοχής δέσμευσης του πεπτιδίου του γονιδίου hsp-1 (κυτταροπλασματικό ομόλογο της οικογένειας HSP70) στο είδος Acrobeloides nanus δε βρέθηκε να περιέχει εσώνιο, σε αντίθεση με άλλα είδη νηματωδών. Επίσης, δε βρέθηκε να περιέχεται εσώνιο σε τμήμα της περιοχής δέσμευσης του ΑΤΡ του γονιδίου hsp-6 (μιτοχονδριακό ομόλογο) στο είδος Neodiplogasteridae sp. σε αντίθεση με το είδος C. elegans. Δεδομένα, που προέκυψαν από την PCR και τους γονιδιωματικούς υβριδισμούς κατά Southern, έδειξαν διαφοροποίηση μεταξύ των Ελληνικών πληθυσμών του είδους A. nanus. Η διαφοροποίηση αυτή μπορεί να οφείλεται σε διπλασιασμό κάποιου γονιδιακού τόπου σχετικού με αλληλουχίες hsp70, αφού πληθυσμοί του παραπάνω είδους βρέθηκε ότι περιέχουν αρκετές επιπλέον ζώνες DNA. Αλληλουχίες hsp70 μήκους 140 νουκλεοτιδίων χρησιμοποιήθηκαν για την ανάλυση των φυλογενετικών σχέσεων των νηματωδών και άλλων ειδών. Τα σημαντικότερα συμπεράσματα που προέκυψαν από τις αναλύσεις αυτές, συνοψίζονται παρακάτω. Το τμήμα δέσμευσης του πεπτιδίου που μελετήθηκε (α) διαχωρίζει τις αλληλουχίες hsp70 ανάλογα με το κυτταρικό διαμέρισμα στο οποίο δρουν παρέχοντας με αυτόν τον τρόπο λειτουργική διάκριση μεταξύ τους, (β) ομαδοποιεί τις αλληλουχίες με βάση τη χρησιμοποίηση των κωδικονίων, (γ) καταδεικνύει την ύπαρξη τουλάχιστον τριών διαφορετικών εξελικτικών σειρών κατά την πορεία των αλληλουχιών hsp70 στους νηματώδεις, (δ) δείχνει την πορεία που πιθανά ακολούθησαν οι νηματώδεις κατά τη σταδιακή τους μετάβαση από είδη 'ελεύθερης μορφής’ σε παράσιτα, (ε) διακρίνει δύο μεγάλες ομάδες αλληλουχιών hsp70 παρέχοντας στοιχεία για την πιθανή φυλογενετική πορεία των ειδών- φορέων τους και (στ) διευκρινίζει τις πιθανές φυλογενετικές σχέσεις μεταξύ εξελικτικά συγγενικών αλλά και μεταξύ απομακρυσμένων ταξινομικών ομάδων, αποτελώντας έναν ικανοποιητικό μοριακό μάρτυρα.