​Ученые из Англии, США, Китая и России определили все основные перестройки хромосом и геномов китопарнокопытных во всех круциальных (подверженных эволюционной трансформации участках хромосом) точках их эволюции. В результате сложной работы по секвенированию отдельных участков хромосом и биоинформатического анализа было установлено, что эти перестройки напрямую связаны с активностью генов. Так, изменение активности одних и тех же генов у разных видов (например, у коровы и верблюда) приводит к физиологическим изменениям, например, в рождении детенышей, их питании и т. п.

Новая статья «Evolution of gene regulation in ruminants differs between evolutionary breakpoint regions and homologous synteny blocks» была опубликована в самом престижном в области геномики журнале «Genome Research». Среди 50 статей этого журнала, в которых соавторами были российские ученые, это вторая, где есть аффилиация НГУ.

В рамках исследования учеными Академгородка были отобраны 202 BAC-клона (бактериальные конструкции), покрывающих эволюционные точки разрывов хромосом. Места положения последовательностей BAC-клонов были проверены локализацией на метафазных хромосомах коровы и последовательно локализованы на хромосомах альпаки, серого кита, яванского оленька, сибирской кабарги, жирафа, лани и сибирской косули, черной антилопы, овцебыка и коровы. В работе использовался метод хромосомной живописи (ZooFISH) — хромосомы окрашивали специальными красителями, способными светиться в ультрафиолетовом или синем излучении, и сравнивали участки хромосом разных видов, чтобы определить, какие подверглись перестройке в процессе эволюции, а какие остались нетронутыми.

— Яванский оленек — принципиально важное для этого исследования животное, потому что он является предком целой группы жвачных. Он примечателен тем, что имеет примитивно развитую пищеварительную систему, в отличие от других жвачных, и может есть фрукты, беспозвоночных (крабов) и даже мелких грызунов. У коровы же, например, желудок сегментирован на четыре разных отдела, что позволяет ей питаться травой. Также геном оленька не был секвенирован, и наши уникальные данные стали основой для сравнения именно этой группы, — рассказала о части исследования аспирантка Факультета естественных наук НГУ Анастасия Проскурякова.

Кроме того, Анастасия работала над сравнением геномов коровы и жирафа, которого отличают необычная кровеносная система и опорно-двигательный аппарат.

Среди 20 соавторов статьи были представлены российские исследователи, в том числе выпускник НГУ Денис Ларкин (сейчас — сотрудник Университета Лондона и Института цитологии и генетики СО РАН), сотрудники совместной лаборатории 5-100 НГУ и Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН Александр Графодатский и Полина Перельман, аспирантка ФЕН НГУ Анастасия Проскурякова и научный сотрудник ИМКБ СО РАН Анастасия Кулемзина.

— На сегодняшний день эта глобальная работа единственная в своем роде, можно сказать, пионерская. Она определяет, как перестройки хромосом и геномов могли влиять на изменения активности целых групп генов, определяющих различия в физиологии у разных видов животных. Был установлен основной механизм, который мог бы повлиять на то, как у китов появилась способность жить в океане или почему корова научилась есть траву. В будущем, конечно, исследований на эту тему будет много, но ученым уже есть, на чем базироваться: они могут непосредственно изучать те группы генов, где существуют перестройки, — пояснил руководитель научного направления ИМКБ СО РАН доктор биологических наук Александр Графодатский

Источники

Новосибирские биологи совместно с иностранными коллегами изучили общего предка коровы и кита
Новосибирский государственный университет (nsu.ru), 21/03/2019
Ученые рассказали, что общего у кита и коровы
НИА Новосибирск (54rus.org), 22/03/2019

Похожие новости

  • 27/12/2019

    Новосибирская студентка освоила передовые методы генной инженерии на стажировке в чешском университете

    ​В 2019 году естественнонаучные факультеты Новосибирского государственного университета и Масарикова университета в Брно (Чехия) заключили соглашение об академическом обмене.  Одна из первых участниц с российской стороны — магистрантка Факультета естественных наук НГУ, сотрудница ФИЦ «Института цитологии и генетики СО РАН» Елена Убогоева — рассказала о своих впечатлениях после двухмесячной научной стажировки в чешском университете.
    277
  • 03/07/2019

    Работа новосибирских ученых включена в учебник по криминалистике для американских студентов

    ​Опубликованное ранее открытие новосибирских нейробиологов и генетиков было включено в очередное, десятое издание классического американского учебника по криминалистике для студентов «Criminology: Explaining Crime and its Context».
    602
  • 20/02/2020

    Ученые показали генетическую связь процессов гликозилирования и опасных болезней человека

    ​Целью исследования, опубликованного в журнале Science Advances, был поиск генов, влияющих на гликозилирование иммуноглобулина G (IgG). Иммуноглобулины — это белки, которые играют роль телохранителей в человеческой иммунной системе.
    38
  • 10/10/2018

    Новосибирские ученые совместно с иностранными коллегами идентифицировали три новых генетических варианта, связанных с хронической болью в спине

    Боль в спине является одной из наиболее распространенных причин посещения медицинских учреждений в развитых странах, но, как ни удивительно, мало что известно о биологии, лежащей в основе этого симптома.
    631
  • 04/10/2018

    Ночь научных историй пройдёт в Новосибирске

    За один вечер в новосибирском Академгородке прочтут 15 научно-популярных лекций и дадут ответы на вопросы участников.  Ночь научных историй пройдёт в воскресенье, 7 октября. Каждая лекция будет длиться по 30 минут, далее 15 минут уделят на вопросы-ответы, и 15 минут на перерыв, в течение которого можно будет перейти на другую площадку.
    1619
  • 14/11/2017

    Новосибирские ученые вместе с коллегами из Германии построили 3d модель корня растения для исследования стволовых клеток

    ​Сотрудники лаборатории компьютерной транскриптомики и эволюционной биоинформатики ФЕН НГУ вместе с учеными из Института цитологии и генетики СО РАН и Фрайбургского университета (Германия) реконструировали 3d модель ядер клеток корня, чтобы изучить, как расположены в ткани стволовые клетки.
    1143
  • 12/07/2017

    Сибирские и немецкие ученые разработали новый метод анализа данных в биоинформатике

    ​​Лаборатория компьютерной транскриптомики и эволюционной биоинформатики ФЕН НГУ совместно с коллегами из Института цитологии и генетики СО РАН и Галле-Виттенбергского университета им.
    1466
  • 15/02/2019

    Ученые обнаружили генетические факторы, влияющие на продолжительность жизни

    Ученые РФ и Великобритании проанализировали генетические данных более 300 тысяч человек и обнаружили, что продолжительность здорового периода жизни определяется тремя компонентами, относящимися к деменции, злокачественным опухолям, здоровью сердечно-сосудистой системы и метаболизма.
    755
  • 23/10/2019

    Новосибирские биоинформатики разработали уникальный программный комплекс

    ​Сотрудники ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН», Новосибирского государственного университета и Университета им. Мартина Лютера (Германия) разработали программный комплекс, позволяющий повысить эффективность анализа дорогостоящих геномных экспериментов.
    495
  • 10/10/2018

    Генетики расшифруют молекулярные основы болезней сердца

    ​Ученые из новосибирского Академгородка и Эдинбурга (Великобритания) планируют найти новые биомаркеры и мишени для лекарств при сердечно-сосудистых заболеваниях, а также разработать методы прогнозирования риска болезни.
    893