Биологи СПбГУ обнаружили псевдогены у грызунов-слепушонок
Машины и Механизмы –
Ученые Санкт-Петербургского государственного университета и Грайфсвальдского университета исследовали последовательности ДНК слепушонки обыкновенной и обнаружили, что у этого грызуна присутствуют митохондриальные псевдогены. Именно они не позволяли ученым полноценно использовать весь набор молекулярно-генетических методов для исследования этих животных ранее.
Фото: Михаил Колесников и Марина Коробченко, en.wikipedia.org
В процессе эволюции целый ряд животных, ведущих подземный образ жизни, за счет механизмов адаптации смогли научиться передвигаться, дышать, искать пищу и партнера под землей. Одним из таких животных является обыкновенная слепушонка (Ellobius talpinus) — маленький грызун подсемейства полевки, который обитает в степях Евразии. На данный момент они довольно мало изучены, хотя их южноамериканские и африканские «собратья» — голые землекопы — напротив, исследованы довольно хорошо.
Как отмечают ученые СПбГУ, новые молекулярные методы исследования позволяют более глубоко и точно изучать, а также классифицировать этих животных. Так, в их клетках есть ДНК двух типов — ядерная, которая находится в хромосомах внутри ядра, а также митохондриальная, находящаяся вне ядра в клеточных органеллах — митохондриях.
Международному коллективу, в состав которого вошли ученые Санкт-Петербургского университета, удалось обнаружить псевдогены слепушонок, которые затрудняли изучение подземных грызунов.
«При проведении исследований, основанных на анализе митохондриальной ДНК, копии кусочков ДНК из митохондрий иногда встраиваются в ядерную ДНК, становясь так называемыми митохондриальными псевдогенами, и в ее составе передаются следующим поколениям. При секвенировании фрагментов митохондриальной ДНК соответствующие им псевдогены также могут секвенироваться. Так ученые, анализируя последовательность фрагментов ДНК, предполагают, что они митохондриальные, значит, обладают соответствующими свойствами. В действительности это могут быть ядерные фрагменты, наделенные совсем другими характеристиками», — рассказала старший преподаватель кафедры зоологии позвоночных СПбГУ Антонина Сморкачева.
По ее словам, именно такая ситуация нередко приводила исследователей к ошибочным выводам. Обратив внимание на генетическую структуру при изучении слепушонок, ученые начали подозревать наличие митохондриальных псевдогенов в ее ядерном геноме. Для проверки гипотезы биологи СПбГУ применили два подхода: лабораторный и биоинформатический.
В лаборатории ученые разделили смесь последовательностей ДНК трех особей слепушонки с помощью молекулярного клонирования и сравнили их с аналогичными последовательностями других полевок. Некоторые варианты оказались даже архаичнее, чем те, встречаются у других видов слепушонок. Эта черта характерна для псевдогенов митохондриальной ДНК, поскольку скорость эволюции (накопления мутаций — нуклеотидных замен) ДНК внутри ядра считается более низкой, чем внутри митохондрий.
«В рамках биоинформатического подхода с помощью специальных компьютерных программ мы провели поиск последовательностей митохондриальной ДНК обыкновенной слепушонки в ядерном геноме. Оказалось, что по крайней мере 195 фрагментов ядерной ДНК имеет митохондриальное происхождение. Это в два раза больше, чем обнаружено у домовой мыши. В то же время в геномах других полевок обнаруживается от 168 до 11 930 митохондриальных псевдогенов», — пояснила научный сотрудник Грайфсвальдского университета Кристина Куприна.
Таким образом, ученые Санкт-Петербургского университета совместно с коллегами доказали, что у слепушонок некоторые последовательности ДНК были перенесены из митохондрий в ядро, образовав тем самым так называемые псевдогены. Как отмечают ученые Университета, внедрение митохондриальной ДНК в ядерный геном может изменять работу ядерных генов, локальную структуру хроматина и оказывать влияние на приспособляемость организма.
Установление точных последовательностей митохондриальных псевдогенов позволит исследователям полноценно использовать молекулярно-генетические методы для изучения социальной биологии, популяционной структуры и филогенетических отношений обыкновенной слепушонки и других видов этого рода.
