Главная Новости Исследование: сателлитное ДНК блокирует скрещивание

Сателлитное ДНК блокирует размножение

Мы воспринимаем ДНК как жизненно важные молекулы, которые содержат в себе генетические инструкции для большинства существ, включая нас самих.

Сателлитное ДНК препятствует скрещеванию видов

Но на самом деле не вся ДНК кодирует белки; теперь мы обнаруживаем все больше функций, связанных с некодирующей ДНК, которую ученые раньше считали "хламом".

Новое исследование предполагает, что сателлитная ДНК — это тип некодирующей ДНК, организованной в длинные, повторяющиеся, на первый взгляд бессмысленные, строки генетического материала. Возможно, поэтому различные виды не могут успешно размножаться друг с другом.

Кроме того, сателлитная ДНК играет важную роль в удержании в одном ядре всех отдельных хромосом клетки. Вспомогательную роль играют клеточные белки.

По мнению биологов Мадхава Джаганнатана и Юкико Ямашиты, авторов нового исследования, эта роль выполняется по-разному у каждого вида, что и приводит к генетической несовместимости. Столкновение различных стратегий между видами может быть причиной того, что хромосомы рассеиваются за пределами ядра, по крайней мере, частично, препятствуя размножению.

Что такое мусорная ДНК и как она работает

"Мы предлагаем объединяющую схему, которая объясняет, как широко наблюдаемое расхождение спутниковой ДНК между близкородственными видами может привести к репродуктивной изоляции", - пишут авторы в своей статье.

"Расхождение спутниковой ДНК" было хорошо изучено в предыдущих исследованиях, что привело к подозрениям относительно его роли в видообразовании. Например, в случае генома шимпанзе и генома человека, ДНК, кодирующая белки, почти идентична, в то время как "мусорная" ДНК почти полностью отличается.

В новом исследовании, проведенном на плодовой мушке Drosophila melanogaster, ученые заметили, что удаление гена, который производит белок Prod, связанный с определенным участком сателлитной ДНК, приводит к гибели мух, поскольку их хромосомы разлетаются за пределы клеточного ядра. Однако этот важный фрагмент сателлитной ДНК полностью отсутствует у ближайших родственников мух, которые прекрасно выживают и без него.

 

То есть некодирующие последовательности ДНК по-разному эволюционировали между видами. Для более детального изучения группа исследовала гибридное потомство, выведенное от самки D. melanogaster и самца из близкородственного вида D. simulans.

Мухи, выведенные таким образом, обычно очень быстро погибают или оказываются стерильными. В данном случае изучение тканей гибридного потомства подтвердило то, что исследователи и предполагали - хромосомы (пакеты ДНК, необходимые для размножения) были нарушены и здесь.

"Когда мы посмотрели на ткани гибридов, стало ясно, что их фенотип был точно таким же, как если бы вы нарушили сателлитную ДНК, опосредованную хромосомной организацией чистого вида", - говорит Ямашита, работающий в Массачусетском технологическом институте.

"Хромосоы были разбросаны, а не заключены в одном ядре".

Копнув еще глубже, исследователи получили здоровых гибридных мух, удалив из родительских мух гены гибридной несовместимости. Известно, что эони локализуются в сателлитной ДНК чистых особей.

Спутниковая ДНК мутирует довольно регулярно, и исследователи считают, что белки, которые связываются со спутниковой ДНК и удерживают хромосомы вместе, должны эволюционировать, чтобы не отставать от них. Таким образом, у каждого вида появляется своя стратегия работы со спутниковой ДНК.

Далее команда хочет попытаться разработать белок, который успешно связывался бы со спутниковой ДНК двух видов, удерживая хромосомы там, где они должны быть. Это могло бы обеспечить жизнеспособное потомство между этими видами, но на реализацию этой идеи потребуются годы.

Дата: 2021-09-03

Автор: Всеволод Гордиенко

Поделиться с друзьями: