Решена вековая загадка генетической информации

Nature Communications: белок HEI10 участвует в механизме генетической рекомбинации

Изображение: R. Mercier

Ученые Института исследования селекции растений Общества имени Макса Планка в Германии решили более чем вековую загадку механизма генетической рекомбинациии, когда хромосомы, унаследованные от матери и отца, обмениваются генетической информацией. Согласно результатам исследования, опубликованного в журнале Nature Communications, этот процесс регулируется белками ZYP1 и HEI10, от которых зависит число событий обмена, приходящееся на одну пару хромосом.

У большинства высших организмов, включая животных и растения, каждая клетка несет два варианта одного и того же гена — аллели, одна из которых передана матерью, а другая — отцом. Во время клеточного деления, которое приводит к появлению половых клеток, аллели перетасовываются между двумя гомологичными хромосомами, контактирующими друг с другом и обменивающимися генетическим материалом. Этот процесс называется кроссинговером.

Существуют механизмы, которые строго регулируют количество кроссинговеров: для успешного полового размножения обмен аллелями должен происходит не менее одного раза и не более трех раз на одну пару хромосом. Ограничение числа достигается за счет интерференции — явления, когда один кроссинговер подавляет кроссинговеры поблизости. Было известно, что некую роль в кроссинговере играет синаптонемный белковый комплекс, формирующийся между гомологичными хромосомами. Однако механизм интерференции был неизвестен более ста лет.

Материалы по теме:Вздулось и забурлилоДоказано спонтанное возникновение всего живого 7 марта 2017Ватные каплиЗарождение жизни объяснили без участия бога2 мая 2017

В новом исследовании ученые манипулировали экспрессией белков, которые принимают участие в кроссинговере, используя модельный организм — растение Arabidopsis thaliana. Один из них — HEI10 — является белком, который диффундирует в синаптонемный белковый комплекс и прямо влияет на количество событий кроссинговера. Искусственное усиление его экспрессии привело к значительному увеличению кроссинговера. К этому же результату приводит и нарушение экспрессии белка ZYP1, который является составной частью комплекса, однако в то же время прекращается интерференция. Сочетание обоих факторов вызвало беспрецедентное увеличение количества кроссинговеров.

Читайте также:  В России рассказали об охоте украинцев за «Солнцепеками»

Эффект повышении уровня HEI10 хорошо согласуется с новой моделью регулирования числа кроссинговеров. Согласно этой теории, белок проникает вдоль синаптонемного комплекса, образуя множество скоплений, которые увеличиваются в размерах за счет диффундирования белка и присоединения более мелких скоплений. В результате возникает небольшое количество крупных скоплений белка, способствующих кроссинговеру в этих местах и подавляющих его в соседних участках. Общее количество HEI10 определяет число кроссинговеров, приходящихся на пару хромосом.

Авторы планируют дальнейшие исследования, чтобы понять, что контролирует динамику образования скоплений HEI10 и как именно они способствуют кроссинговеру. Это поможет управлять процессом, усиливая рекомбинацию во время селекции растений, чтобы получать комбинации полезных аллелей, повышающих продуктивность сельскохозяйственных культур.

Читайте также:

В России начались продажи смартфона Alcatel 1S
Эволюционность детских игр как модель человеческих общественных отношений
Подробно о SpinLaunch — самом ревностно хранимом секрете в космической индустрии
США решили отказаться от программы разработки новых крылатых ракет
Рогозин назвал сроки запуска ракеты «Ангара-А5»
Разработано эффективнее предыдущих в 100 раз противогололедное средство
В США объяснили опасность российских систем ПВО
Турция получит первый военный беспилотный вертолет
Не жмись, лайкни!!!