​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.

Похожие новости

  • 31/05/2016

    Новосибирские ученые исследуют кровеносную систему

    ​Кровеносная система лежит в основе функционирования головного мозга, и в области её работы ещё много «белых» пятен. Сибирские учёные в сотрудничестве с медиками решили устранить некоторые из них.  Исследование имеет и прикладной выход: уже создана уникальная система мониторинга нейрохирургических операций, метод повышения качества магнитно-резонансной томографии, а также инструментарий для персонализированного моделирования протекания некоторых болезней.
    1839
  • 12/11/2015

    Как предугадать нобелевский результат

    ​Можно ли определять научные приоритеты страны на десятки лет вперед без относительно достоверного прогноза? И кто, если не сами ученые, способны решить эту задачу? Недавно состоялся конкурс прогностических проектов, одним из победителей которого стал Федеральный исследовательский центр "Институт цитологии и генетики СО РАН".
    1757
  • 19/07/2018

    Клиника НИИКЭЛ - особый формат медицинского учреждения

    Клиника научно-исследовательского института — особое подразделение, требующее специальных условий, кадров и технологий. О специфике работы такой структуры и результатах объединения институтов в Федеральные исследовательские центры «Науке в Сибири» рассказал заместитель руководителя по научной и клинической работе в клинике Научно-исследовательского института клинической и экспериментальной лимфологии (филиал ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН») кандидат медицинских наук Максим Александрович Королев.
    238
  • 16/04/2018

    Ученые нашли новый белок-регулятор развития древесины

    Группа ученых из пяти стран, включая Россию, исследовала генетическую регуляцию деления стволовых клеток в стебле растений и обнаружила ранее неизвестный механизм контроля роста древесины фитогормоном ауксином.
    362
  • 03/02/2016

    Для чего ученые красят пшеницу?

    ​​​​Ученые Федерального исследовательского центра "Институт цитологии и генетики СО РАН" (ИЦиГ СО РАН) ищут новые пути повышения устойчивости ведущих злаковых культур к неблагоприятным условиям, а также работают над повышением питательных свойств зерна пшеницы.
    2989
  • 26/01/2017

    Новосибирские ученые создали клеточную модель болезни Хантингтона

    ​Биологи Новосибирского государственного университета и Института цитологии и генетики СО РАН создали клеточную линию, которая моделирует болезнь Хантингтона. Для этого учёные внесли необходимые мутации в клетки с помощью современной технологии редактирования генома CRISPR\Cas9.
    1541
  • 30/08/2018

    «Технопром-2018»: о развитии геномных и клеточных технологий в России

    О будущем геномных и биотехнологий в России  рассуждали ученые, чиновники и руководители инвестиционных фондов на VI Международном форуме и выставке технологического развития «Технопром-2018». Участники отметили необходимость проработки законодательной базы в области медицинского применения клеточных продуктов и создания единой программы развития этой научной области, которая будет включать  планы не только научных организаций, но и представителей бизнес сообщества и министерства здравоохранения.
    201
  • 15/12/2016

    Новосибирские ученые исследуют возможные способы лечения генетических форм ожирения

    Студентка факультета естественных наук Новосибирского государственного университета Анна Кулешова и выпускница ФЕН Юлия Пискунова занимаются на базе Института цитологии и генетики (ИЦиГ) СО РАН изучением влияния «гормона сытости» лептина на экспрессию генов, контролирующих обмен веществ у мышей с ожирением.
    1369
  • 21/11/2016

    Технологии создания и применение ГМО

    В последние годы все чаще говорят о том, что мир стоит на пороге кардинальных изменений системы образования. И одна из первых «ласточек» этого процесса – MООС (массовые открытые онлайн-курсы) от университетов и колледжей.
    1215
  • 05/12/2016

    Сибирские генетики и управление фотосинтезом

    ​Ученые Новосибирского государственного университета и Института цитологии и генетики СО РАН отвечают на вопрос о том, как на генетическом уровне регулируется синтез и распределение хлорофилла в разных органах растений, исследуя геномы обычного ячменя и ячменя частичного альбиноса, у которого нарушена выработка хлорофилла.
    1731