Loading...

Трехмерная структура генома мужских половых клеток определяет эволюцию
Julien Tromeur / Pixabay

Испанские и британские ученые выяснили, как трехмерная структура генома мужских половых клеток определяет эволюцию. Проведенное на грызунах 13 видов исследование показало, что события, происходящие во время образования яйцеклеток и сперматозоидов, по-разному влияют на эволюцию генома. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Хотя все млекопитающие имеют в целом схожий набор генов, у каждого вида гены расположены в разном порядке. Эти перестройки влияют на функции и регуляцию генов и играют роль в эволюционных изменениях. До сих пор происхождение этих перестроек оставалось загадкой. Теперь ученые из Автономного университета Барселоны и Кентского университета показали, что сперматогенез является ключом к реорганизации генома внутри и между хромосомами. В частности, наследственные хромосомные перестройки связаны с процессами, характерными для последних стадий производства сперматозоидов.

ДНК внутри клеток уложена в динамичную трехмерную структуру хроматина, которая определяет, какие гены «работают» в каждом типе клеток. Половые клетки производятся в процессе мейоза, в результате которого образуются гаметы, несущие лишь одну копию каждой хромосомы. Во время мейоза гены «перетасовываются» между копиями хромосом в процессе генетической рекомбинации.

«Наша работа показывает, что динамика ремоделирования хроматина при формировании мужских гамет имеет основополагающее значение для понимания того, какие части генома вовлечены в хромосомные перестройки в разные моменты на протяжении сперматогенеза», — говорит соавтор исследования Аврора Руис-Эррера.

В ходе исследований ученые сравнивали геномы 13 видов грызунов и определяли геномные перестройки, которые их отличают. Это позволило изучить конфигурацию генома общего предка грызунов и определить расположение областей эволюционных точек разрыва (EBR), участвующих в перестройках генома. Оказалось, что EBR были связаны с областями, активными на поздних стадиях сперматогенеза, когда развивающиеся мужские половые клетки называются сперматидами. Перестройки, происходящие в EBR, разрывают и соединяют участки ДНК, расположенные близко друг к другу в ядре сперматиды. При этом EBR не были связаны с точками мейотической рекомбинации, что указывает на то, что эти перестройки, скорее всего, не происходили во время мейоза ни у самцов, ни у самок, а расположение EBR коррелировало с местами повреждения ДНК в сперматидах.

События, происходящие в сперматидах, специфичны для мужского организма. Таким образом, самцы и самки не равны с точки зрения влияния на эволюцию генома. Авторы считают, что это можно объяснить различными событиями, происходящими во время производства яйцеклеток и сперматозоидов. Хотя и там, и там происходит рекомбинация и разрывы ДНК, возникающие в ходе этого процесса, восстанавливаются очень точно, сперматозоидам также приходится сжимать свою ДНК до крошечного объема. Это уплотнение вызывает новые разрывы ДНК, и ошибки при сшивании могут привести к геномным перестройкам.


Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.