Vad gör oss så olika från en sjöborre? Sjöborrar har bara en NCoR-gen, medan människor har två. Kredit:University of Portsmouth
Gener som bestämmer djurets komplexitet – eller vad som gör människor så mycket mer komplexa än en fruktfluga eller en sjöborre – har identifierats för första gången.
Den hemliga mekanismen för hur en cell i ett djur kan vara betydligt mer komplex än en liknande cell i ett annat djur verkar bero på proteiner och deras förmåga att kontrollera "händelser" i en cells kärna.
Forskningen, av biokemisten Dr Colin Sharpe och kollegor vid University of Portsmouth, publiceras i PLoS One .
Dr Sharpe sa:"De flesta är överens om att däggdjur, och människor i synnerhet, är mer komplexa än en mask eller en fruktfluga, utan att riktigt veta varför. Frågan har tjatat på mig och andra länge.
"Ett vanligt mått på komplexitet är antalet olika celltyper i ett djur, men lite är känt om hur komplexitet uppnås på genetisk nivå. Det totala antalet gener i ett genom är inte en drivkraft, detta värde varierar endast något hos flercelliga djur, så vi letade efter andra faktorer."
Dr Sharpe och MRes student, Daniela Lopes Cardoso förhörde stora mängder data från genomet från nio djur – från människor och makakapor till nematodmaskar och fruktflugan, och beräknade hur olika var och en var på genetisk nivå.
De hittade ett litet antal proteiner som var bättre på att interagera med andra proteiner och med kromatin, den förpackade formen av DNA i cellkärnan.
"Dessa proteiner verkar vara utmärkta kandidater för vad som ligger bakom enormt varierande grader av komplexitet hos djur, " sa Dr Sharpe.
"Vi förväntade oss att identifiera gener som interagerade direkt med DNA för att reglera andra gener, men så var inte fallet. Istället identifierade vi gener som interagerade med "kromatin".
"Våra resultat tyder på att den ökade förmågan hos vissa proteiner att interagera med varandra för att reglera den dynamiska organisationen av kromatin i kärnan som en komponent av djurets komplexitet."
Resultaten spelar roll, han sa, eftersom biomedicinska forskare är beroende av bättre förståelse av mänskliga sjukdomar genom att studera den på djur. Även om detta har ett värde, det finns en underliggande oro för att en djurmodell kan vara för enkel för att vara användbar, att resultat som ses hos ett enklare djur kanske inte korrelerar med vad som händer hos ett mer komplext djur.
Att förstå de inneboende skillnaderna i hur djur är organiserade på genetisk nivå och begränsningarna för tolkningar som detta medför, kommer att ge ett mer rationellt urval av lämpliga djurmodeller inom biomedicin.
Dr Sharpe och teams tidigare forskning fann att tre faktorer låg bakom att proteinerna som skapas av en gen – NCoR – är mer mångfaldig i komplexa djur som människor jämfört med, till exempel, sjöborrar:
