У одноклеточной формы жизни нашли причудливый геном

Жизнь можно разделить на три основные области: бактерии , археи и эукарии. Последние несут свою ДНК внутри ядра, где они упаковывают генетический материал в компактные структуры, называемые хромосомами.

Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Nature Genetics, динофлагелляты - это эукариоты, но в отличие от хромосом, обнаруженных у людей, которые образуют X-образную форму, хромосомы динофлагеллят собираются в прямые стержневидные структуры.

Гены выстраиваются в “блоки“ вдоль этих стержней, причем каждый блок ориентирован в направлении, противоположном его соседям; ориентация блока диктует, в каком направлении клетка может «читать» генетические инструкции, содержащиеся в каждом гене. Команда пришла к выводу, что эта необычная чередующаяся структура влияет на общую форму хромосомы и, вероятно, регулирует то, как и когда можно получить доступ к конкретным генам.

Динофлагелляты “не соответствуют всему остальному, что мы знаем об эукариотах - как они структурируют свои хромосомы, как они структурируют свои геномы, как они регулируют транскрипцию“, процесс, посредством которого информация в ДНК копируется и отправляется в клетку, исследование соавтор Мануэль Аранда, функциональный генетик из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы в Саудовской Аравии, рассказал The Scientist.

Авторы специально изучили динофлагеллату Symbiodinium microadriaticum - тип планктона, который живет в симбиозе с кораллами, и обнаружили, что этот вид содержит около 94 палочковидных хромосом. Команда пришла к выводу, что гены внутри каждого стержня, вероятно, группируются рядом с другими генами, которые имеют аналогичные функции или взаимодействуют с одними и теми же молекулярными путями.

Кроме того, команда обнаружила, что пары соседних блоков имеют тенденцию взаимодействовать друг с другом, а далекие блоки - редко. Аналогичное исследование ученых из Стэнфордского университета, опубликованное 29 апреля в журнале Nature Genetics, обнаружило аналогичную закономерность у родственной динофлагелляты Breviolum minutum.

Аранда и его команда обнаружили, что в то время как оба соседних блока «раскручиваются» во время транскрипции, предоставляя доступ к их генетическому материалу, блоки за пределами этой пары остаются жесткими и неизменными. Это открытие указывает на то, что между различными парами блоков существует какой-то барьер и что этот барьер "должен быть чем-то действительно важным в организации хромосомы… [и] может иметь важное значение для регулирования экспрессии генов", - сказал Сенджи Линь, эколог по фитопланктону из Университета из Коннектикута, который не участвовал в исследовании, сообщил The Scientist.

В целом, другие эукариоты полагаются на гистоны - белки, похожие на катушку, которые ДНК наматывает, как нить, - чтобы наматывать и раскручиваться во время транскрипции, сообщает The Scientist. Но динофлагелляты производят очень мало гистонов, и, согласно новому исследованию, они могут вместо этого использовать эти загадочные барьеры для поддержания своей хромосомной структуры и контроля транскрипции.