текст
Биологи СПбГУ обнаружили псевдогены у грызунов-слепушонок
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.
Карта распространения слепушонок с местами отбора проб. © Molecular Biology Reports
При этом слепушонки обладают важным научным преимуществом перед всеми другими подземными грызунами, так как являются близкими родственниками наземных видов полевок. Именно сравнение этих животных может помочь выявить изменения, сопутствовавшие переходу грызунов к подземному образу жизни, поэтому слепушонки сегодня представляют большой интерес для биологов.
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.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале Molecular Biology Reports.
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.
Карта распространения слепушонок с местами отбора проб. © Molecular Biology ReportsПри этом слепушонки обладают важным научным преимуществом перед всеми другими подземными грызунами, так как являются близкими родственниками наземных видов полевок. Именно сравнение этих животных может помочь выявить изменения, сопутствовавшие переходу грызунов к подземному образу жизни, поэтому слепушонки сегодня представляют большой интерес для биологов.
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.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале Molecular Biology Reports.
Наука
Машины и Механизмы
Машины и Механизмы
Всего 0 комментариев
«Силовые машины» создают сеть станций заправок для электротранспорта 
Эта черно-белая штука
