Gazeta.ru на рабочем столе
для быстрого доступа
Установить
Не сейчас

Съедобные лягушки научились «управлять» своим геномом

Российские и польские ученые обнаружили механизм, с помощью которого гибридные лягушки «выкидывают» половину своих генов, чтобы иметь возможность размножаться. Оказывается, генетический материал постепенно удаляется из ядер клеток-предшественников яйцеклеток и сперматозоидов во время развития головастика при помощи особых структур — микроядер. Открытый механизм может стать ключом к разработке новых методов редактирования генома. Статья опубликована в Scientific Reports. Исследования поддержаны грантом Президентской программы исследовательских проектов Российского научного фонда.

«Мы впервые описали подобный характер удаления генетического материала у гибридов позвоночных животных. Ранее постепенное удаление генетического материала было обнаружено только у растений», — рассказал младший научный сотрудник кафедры цитологии и гистологии биологического факультета Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ), кандидат биологических наук Дмитрий Дедух.

Поддержание целостности генетического материала необходимо для нормальной жизнедеятельности клеток и передачи генов из поколения в поколение. Любые нарушения целостности генома, вызванные стрессовыми факторами, такими как ионизирующая радиация, токсичные вещества, старение или онкологическая трансформация, обычно приводят к гибели клеток. Однако некоторые живые существа способны удалять значительную часть (иногда до 90%) генетического материала в ходе развития, и при этом нормально жить и размножаться. Такие организмы обнаружены среди межвидовых гибридов: результата скрещивания двух родительских видов. Один из наиболее распространенных примеров — съедобная лягушка Pelophylax esculentus, лапки которой популярны во французской кухне.
Половина набора генов этих животных принадлежит озерной лягушке, половина — прудовой. Как правило, межвидовые гибриды неспособны к размножению, так как хромосомы разных видов сильно отличаются друг от друга, и не способны к рекомбинации — обмену своими участками, необходимому для образования половых клеток. Но съедобные лягушки «научились» манипулировать своим геномом, чтобы избежать проблем при образовании половых клеток и нормально воспроизводиться. Из клеток-предшественников яйцеклеток и сперматозоидов (так называемых клеток зародышевой линии) полностью удаляются гены одного из видов, то есть половина от всех хромосом животного. Хромосомы второго родительского вида удваиваются, чтобы восстановить их исходное количество.

В итоге обмен участками проходит без проблем, а половые клетки содержат гены только прудовой или озерной лягушки. Передаваемый набор генов зависит от места обитания: съедобные лягушки поддерживают свою численность, проживая вместе с одним из родительских видов. Но как именно происходит удаление половины генетического материала до настоящего момента известно не было.
Ученые из СПбГУ совместно с коллегами из Вроцлавского университета (Польша) показали, что удаление хромосом из клеток зародышевой линии происходит еще у головастиков. Они пронаблюдали развитие гибрида из искусственно оплодотворенных икринок от стадии появления передних конечностей до метаморфоза, еженедельно анализируя хромосомный набор предшественников половых клеток. Оказалось, что на каждой стадии развития в ядрах клеток зародышевой линии оставалось все меньше генетического материала одного из видов, тогда как второй геном сохранялся полностью. Исследователи обнаружили, что хромосомы удаляются посредством особых структур — микроядер, которые присутствуют только в клетках зародышевой линии гибридных животных, но не родительских видов. Каждое микроядро содержит одну хромосому, что свидетельствует об их постепенном, а не единовременном удалении.

«Избирательная утилизация хромосом происходит, скорее всего, непосредственно во время деления клеток зародышевой линии. Хромосомы располагаются в центре, или экваторе, клетки, чтобы прикрепиться к веретену деления, которое распределяет их между двумя дочерними клетками, но часть хромосом, принадлежащая одному из родительских видов, «отстает». Отдельные хромосомы не способны прикрепиться к веретену деления и формируют микроядра, которые в дальнейшем деградируют. Во время каждого деления исключается одна или несколько хромосом, и таким образом процесс происходит постепенно», — пояснил Дмитрий Дедух.

В будущем ученые планируют выяснить, как именно происходит распознавание хромосом, которые надо удалить или, наоборот, оставить в клетке. Подобные механизмы изучены на одноклеточных организмах — инфузориях, — однако у позвоночных они неизвестны и представляют значительный интерес. Выводы, сделанные учеными, помогут в разработке новых методов редактирования генома. Их применение будет полезно в сельском хозяйстве и аквакультуре, а также при лечении трисомий — врожденных генетических мутаций, при которых у человека присутствует лишняя хромосома, например синдром Дауна.

Поделиться:
Новости и материалы
Das Erste: экономика Германии может оказаться в многолетней фазе «слабого роста»
У Анастасии Волочковой случилась паническая атака во время сдачи крови
В Омске кондуктор отказалась принимать льготную карту школьника из-за наклейки на ней
Украинские власти заявили о сложной ситуации с электроснабжением в Одессе
Марочко сообщил, что медик из США пострадал при взрыве в ходе утилизации вещей военных ВСУ
Федерация баскетбола Украины пригрозила бойкотом отбора на Игры-2024 из-за допуска россиян
Замглавы МИД Рябков заявил, что Россия и США продолжат переговоры по обмену заключенными
Валерия Ланская несколько лет скрывала, что борется с сахарным диабетом
РБК: инвестбанк Goldman Sachs продал свои активы в России местному топ-менеджменту
Финансист Алтухова: досрочное закрывать кредит не выгодно в некоторых случаях
Американский певец Барретт Стронг умер в возрасте 81 года
В Красноярске школьник выдумал историю о преследовавшем его педофиле
Депутат из Японии назвала «вопросом жизни и смерти» промысел японских рыбаков у Курил
Марочко заявил, что Киев перебрасывает силы в район Часова Яра у Артемовска
FT: изменение климата и возможный срыв продуктовой сделки угрожают рынку зерна
Рублев вошел в топ-5 лучших теннисистов обновленного рейтинга ATP, Джокович возглавил список
Новым регионам дадут 10 лет на переход на российский пенсионный возраст
Подполковник армии США Дэвис назвал информационной операцией отправку танков Киеву
Все новости
Найдена ошибка?
Закрыть