Новосибирские ученые нашли у свободноживущего морского червя необычные генетические особенности

14 Ноября 2017

Новосибирские ученые под руководством заведующего кафедрой цитологии и генетики НГУ, заведующего лабораторией морфологии и функции клеточных структур Института цитологии и генетики СО РАН, доктора биологических наук Николая Рубцова предложили новую модель для изучения ранних этапов эволюции генома после полногеномной дупликации.

Геномы (совокупности генов, содержащихся в одном наборе хромосом организма) большинства существующих видов животных и растений возникли в результате одного или нескольких раундов полной геномной дупликации. Полная геномная дупликация – это крупномасштабная геномная мутация, вследствие которой происходит формирование генома с дополнительной копией всего генома исходной особи.

Постоянное развитие и совершенствование методический базы позволяет получать и накапливать огромные массивы данных о геномных последовательностях разнообразных организмов, начиная от простейших и заканчивая человеком. Это делает возможным сравнение геномов на уровне геномных последовательностей. Сравнение геномных последовательностей, в свою очередь, позволяет не только обнаруживать следы давно произошедших событий полногеномной дупликации (как, например, у костных рыб 350 млн лет назад), но и позволяют изучить этапы реорганизации удвоенного генома на ранних этапах эволюции. Однако механизмы стабилизации генома после его удвоения до сих пор слабо изучены из-за практически полного отсутствия модельных организмов, чей геном претерпел геномную дупликацию относительно недавно.

Новым потенциальным модельным объектом для изучения ранних этапов эволюции генома после полногеномной дупликации может стать свободноживущий морской червь, Macrostomum lignano. Данный объект обладает рядом особенностей, которые делают его привлекательным для проведения разнообразных исследований, от изучения процессов регенерации и старения до изучения гермафродитизма.

— В последнее время некоторые особенности кариотипа M. lignano сделали его объектом для проведения цикла цитогенетических исследований, проведенных в нашей лаборатории. Кариотип M. lignano содержит 8 хромосом, две из которых очень крупные хромосомы, а остальные 6 – мелкие. Мы показали, что кариотип у этого вида нестабилен и эта нестабильность в первую очередь связана с наличием одной или двух дополнительных копий крупной хромосомы. Известно, что анеуплоидии у большинства организмов (дрожжей, растений, беспозвоночных, млекопитающих) приводят к стерильности, серьезным порокам развития и даже гибели. Однако, мы показали, что анеуплоидные формы у макростомы не только жизнеспособны, но и фертильны, – рассказала научный сотрудник лаборатории морфологии и функции клеточных структур ИЦИГ СО РАН, кандидат биологических наук Кира Задесенец.

Находки новосибирских ученых инициировали ряд экспериментов, результаты которых были недавно освещены в одном из журналов группы Nature.

— Мы предполагаем, что предковая форма кариотипа у макростом содержала всего 6 хромосом, после прохождения полногеномной дупликации кариотип увеличился до 2n=12, а у M. lignano уменьшился до 2n=8 за счет хромосомных слияний. В нашем исследовании, мы представили первые доказательства того, что геном этого червя, вероятно, произошел в ходе эволюции предкового генома, претерпевшего раунд полной геномной дупликации, сопровождающегося слиянием всех хромосом одного хромосомного набора с образованием одной большой метацентрической хромосомы (см. рисунок). Таким образом, видоспецифичный кариотип макростомы 2n=8 представляет собой скрытый тетраплоидный кариотип, в анеплоидные формы макростомы по крупной хромосоме – скрытыми полиплоидными формами, – говорит Кира Задесенец.




Источник: Официальный сайт НГУ