Утрата ключевого белка клеточного деления у насекомых бросает вызов догме об его универсальной незаменимости

Исследователи из Центра исследования рака Фреда Хатчинсона обнаружили, что белок CenH3, считавшийся абсолютно необходимым для деления клеток у всех изученных эукариот, был утрачен в ходе эволюции у целой группы насекомых.

Фундаментальный, но не универсальный

CenH3 — это ДНК-упаковывающий белок, который определяет местоположение центромеры, участка хромосомы, критически важного для их правильного расхождения при делении клетки. До сих пор он считался эволюционно консервативным и незаменимым.

Связь с необычной архитектурой хромосом

Исследование началось с изучения бабочек и мотыльков, у которых центромеры распределены по всей длине хромосомы (такие хромосомы называются голоцентрическими, по типу «железнодорожных путей»), а не локализованы в одном участке (моноцентрические, X-образные). Поиск гомологов CenH3 в их геномах не дал результатов.

Расширив анализ, учёные проверили геномы других насекомых с голоцентрическими хромосомами (тли, вши, уховёртки, стрекозы), а также секвенировали собранных в природе насекомых. Результат был однозначным:

• Все голоцентрические насекомые лишены гена CenH3.
• Все моноцентрические насекомые (мухи, пчёлы, жуки, тараканы, палочники, подёнки) сохранили CenH3.

Масштаб открытия

Потеря этого фундаментального белка произошла независимо несколько раз в ходе эволюции и затронула насекомых, составляющих 16% описанного биоразнообразия. Это показывает, что переход к голоцентрической организации хромосом сделал CenH3 ненужным.

Значение исследования

• Пересмотр догм: Открытие полностью меняет представления о «незаменимости» генов в фундаментальном процессе клеточного деления.
• Новые вопросы: Оно создаёт уникальную возможность изучить, какой альтернативный механизм заменил CenH3 у этих насекомых.
• Медицинский контекст: Понимание исключений в работе центромер помогает разобраться в типах нарушений, ведущих к хромосомному дисбалансу (анеуплоидии), часто наблюдаемому в раковых клетках.

Исследование опубликовано в журнале eLife.