Обнаружен неизвестный механизм эволюции ДНК

Ученые Института селекции растений Общества имени Макса Планка в Германии обнаружили ранее неизвестный механизм ускоренной эволюции ДНК и геномов. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell.

Ключевую роль в этом механизме играют центромеры — центральная область хромосом; точка, которая служит местом соединения сестринских хроматид, вместе образующих Х-форму. Сестринские хроматиды в одной хромосоме представляют собой идентичные копии друг друга, образующиеся при репликации ДНК. Во время деления клетки каждая из хроматид попадает в свою дочернюю клетку. У большинства организмов хромосомы имеют лишь одну центромеру, однако у некоторых таких структур может быть несколько. В таком случае хромосомы называются голоцентрическими в противоположность моноцентрическим хромосомам.

Чтобы определить, как голоцентричность влияет на геном организма, ученые использовали технологию высокоточного секвенирования для расшифровки геномов трех видов осоковых растений: Rhynchospora pubera, R. breviuscula, and R. tenuis. Они сравнили полученные данные с геномом их ближайшего моноцентрического родственника — Juncus effusus.

Анализ выявил существенные различия между организацией генома и поведением хромосом у голоцентрических организмов и у моноцентрических организмов. У первых функции, которые выполняет центромера, распределены по многочисленным центромерным доменам. Кроме того, в то время как у моноцентрических организмов кодирующие гены расположены вдали от центромер и окружающих их областей, у голоцентрических видов гены равномерно распределены по всей длине хромосом.

Авторы работы пришли к выводу, что голоцентромеры стабилизируют хромосомные фрагменты и, таким образом, способствуют быстрой эволюции генома или способности организма вносить быстрые массовые изменения в свою ДНК. Результаты исследования можно использовать в селекции растений, основанной на обмене ДНК между отдельными хромосомами и организмами.