Вчені розгадали таємницю «егоїстичної» B-хромосоми

В-хромосоми керують поділом клітин для виживання, і нові дослідження визначають ключові гени, включаючи DCR28, які беруть участь у цьому процесі у жита. Додаткові В-хромосоми, на відміну від стандартних А-хромосом, не є необхідними для нормального росту і розвитку організмів. Станом на 2024 рік В-хромосоми були ідентифіковані у майже 3 000 видів у всіх філах еукаріотів. Хоча низька кількість В-хромосом зазвичай не має помітного селективного впливу, більша кількість може призвести до фенотипових аномалій і зниження фертильності.

Щоб уникнути елімінації, багато В-хромосом впливають на поділ клітин на свою користь і збільшують кількість своїх копій. Це явище називається хромосомним драйвом. Таким чином, «егоїстичні» В-хромосоми стають активними лише тоді, коли їхнє існування знаходиться під загрозою, а не на благо рослини.

Проблеми у вивченні приводу В-хромосоми

Механізми управління в системах В-хромосом вивчалися на багатьох видах і в різних контекстах з використанням різних технологій, від класичної генетики до цитогенетики.

Але, незважаючи на те, що В-хромосоми є ідеальним тестовим прикладом для вивчення глибинних механізмів хромосомного драйву, дослідження В-хромосоми лише повільно змогли скористатися інформаційним вибухом, спричиненим бумом секвенування ДНК: В-хромосоми мають високу структурну складність, повторюваність і множинність, що робить їх стійкими до псевдомолекулярної збірки хромосом, особливо до нещодавніх розробок у галузі секвенування довгих зчитуваних ділянок.

Таким чином, розуміння на генному рівні конкретних механізмів, які контролюють рух хромосом, дуже обмежене, а конкретні гени-кандидати, причетні до цього явища, досі не були ідентифіковані.

Прорив у дослідженні В-хромосоми жита

Щоб ідентифікувати фактор(и), що контролює рушійну силу хромосоми В жита, міжнародна дослідницька група під керівництвом Інституту ім. Лейбніца спочатку звузила розмір області, що контролює рушійну силу. Потім, використовуючи довгі ділянки ДНК, дослідники зібрали B-хромосому жита в одну псевдомолекулу довжиною ~430 Мб і провели детальний аналіз транскриптома.

«Використовуючи новостворену псевдомолекулу В-хромосоми, ми визначили п’ять генів-кандидатів, роль яких як модераторів руху хромосоми підтверджується додатковими дослідженнями», — пояснює Цзяньонг Чен, перший автор дослідження. «Особливо виділяється ген DCR28, який, імовірно, відповідає за регуляцію цього процесу», — підкреслює професор Андреас Хубен, керівник дослідницької групи IPK “Структура і функція хромосом”. Крім того, було показано, що хромосома В походить від фрагментів усіх семи стандартних А-хромосом жита.