Повторяющиеся последовательности ДНК, которые прежде считались бесполезными, действуют как молекулярные штрихкоды, помогающие хромосомам находить правильных партнёров во время клеточного деления.
Вот как выстраиваются пары хромосом перед мейозом: яркие участки — это повторяющиеся последовательности сателлитной ДНК, специфичные для каждой пары. (Изображение: из Skrutl L., et al, Nat Commun 17 2026)
Повторяющиеся последовательности ДНК, которые долгое время считались генетическим «мусором», служат молекулярными штрихкодами, помогающими хромосомам находить и соединяться с правильными партнёрами в ходе мейоза. К такому выводу пришли учёные ETH Zurich, опубликовавшие своё исследование в журнале Nature Communications. Полученные данные опровергают многолетние представления о функции некодирующей ДНК и открывают новые перспективы в изучении фертильности, стабильности генома и механизмов видообразования.
Штрихкоды в геноме
Исследование, проведённое биохимиком Мадхавом Джаганнатаном и аспиранткой Леной Скрутл, было посвящено сателлитной ДНК — коротким последовательностям, повторяющимся тысячи или миллионы раз в виде крупных блоков в геноме, — в яйцеклетках плодовой мушки Drosophila melanogaster. Как выяснили исследователи, каждая пара хромосом несёт характерный узор таких повторов, функционирующий подобно штрихкоду товара в супермаркете.
«Это показало нам, что сателлитная ДНК выполняет роль опознавательного маркера и обеспечивает надёжное нахождение друг друга хромосомами, которые должны быть вместе», — сказала Скрутл.
Предыдущие эксперименты показали, что удаление сателлитной ДНК с одной хромосомы не препятствует спариванию, что, по всей видимости, свидетельствовало о необязательности этих последовательностей. Команда из ETH Zürich продемонстрировала, что такая интерпретация была неполной: когда паттерны сателлитной ДНК нарушались одновременно на двух разных хромосомах, спаривание становилось ненадёжным, и хромосомы нередко объединялись с неправильными партнёрами.
Исследователи также идентифицировали белок D1, выполняющий роль молекулярного клея: он распознаёт совпадающие штрихкоды на хромосомах-партнёрах и связывает их вместе. «Термин "мусорная ДНК" больше неприемлем, — заявил Джаганнатан. — Мы наглядно демонстрируем, что этот так называемый мусор выполняет важную функцию в ходе мейоза у плодовой мушки».
Последствия для видообразования и фертильности
Открытие имеет более широкие эволюционные последствия. Поскольку сателлитная ДНК эволюционирует быстро, популяции, разделённые географическими барьерами, могут накапливать различающиеся паттерны повторов на протяжении многих поколений. Если их хромосомы перестают распознавать друг друга в процессе мейоза, у гибридного потомства могут образовываться дефектные половые клетки — это создаёт генетический барьер, способный стимулировать формирование новых видов.
Данный вывод согласуется с наблюдениями за гибридами Drosophila melanogaster и близкородственного вида Drosophila simulans, которые разошлись примерно два-три миллиона лет назад и испытывают проблемы со спариванием хромосом в ходе мейоза.
Открытые вопросы
Исследователи подчёркивают, что вопрос о том, действует ли аналогичный механизм штрихкодирования у людей, по-прежнему остаётся открытым. Геном человека содержит обилие сателлитной ДНК в центромерных областях, однако сопоставимые системы распознавания за пределами организма дрозофилы пока не обнаружены. Тем не менее данное исследование коренным образом меняет представление о повторяющихся последовательностях: из пассивного геномного «мусора» они превращаются в активную систему, управляющую одним из наиболее значимых событий полового размножения.
Комментариев нет:
Отправить комментарий