Секвенирование амфиоксуса проливает свет на эволюцию позвоночных

Эволюция позвоночных сопровождалась двумя раундами дупликации всего генома с последующей функциональной дивергенцией регуляторных цепей и паттернов экспрессии генов. Как базальный и медленно эволюционирующий вид хордовых, амфиоксус является идеальной моделью для изучения происхождения и эволюции позвоночных.

Исследовательская группа под руководством биолога развития профессора Мао Бинью из Куньминского института зоологии Китайской академии наук представила атлас single-nucleus RNA-seq (snRNA-seq) и single-cell assay for transposase-accessible chromatin (ATAC)-seq (scATAC-seq) для амфиоксуса, головохордового животного, ключевого для понимания эволюции позвоночных.

Результаты были опубликованы в Cell Reports 21 июня.

Транскриптомное профилирование и анализ доступности хроматина на уровне единичных клеток всё чаще используются для изучения ранней программы развития модельных и немодельных организмов, включая человека, мышей, рыбок данио, лягушек и асцидий.

Чтобы изучить механизмы спецификации клеточных линий и логику регуляторной сети эмбрионов амфиоксуса и пролить свет на происхождение позвоночных, Мао и его коллеги провели анализ snRNA-seq и scATAC-seq для разных стадий развития амфиоксуса Branchiostoma floridae, охватывающих эмбриогенез и взрослые ткани.

На основе этих данных команда построила дерево развития для определения клеточной судьбы и спецификации линий амфиоксуса и охарактеризовала ключевые регуляторы этого процесса с помощью интегративного анализа.

Кроме того, межвидовой анализ выявил сходные траектории развития, генетические регуляторные сети и регуляторные модули у амфиоксуса и других модельных организмов хордовых.

Данные, полученные в этом исследовании, доступны на онлайн-платформе AmphioxusAtlas.

«Эти данные могут быть ценными для понимания происхождения и эволюции хордовых и проливают свет на генетические и эпигенетические механизмы, лежащие в основе фенотипических новшеств хордовых в ходе эволюции», — сказал профессор Мао, соавтор-корреспондент исследования.