Идентификация эпигенетических переключателей ДНК растений и животных стала значительно быстрее и дешевле
Исследователи из Нидерландского института экологии (NIOO-KNAW) разработали новый метод epiGBS, который значительно удешевляет и ускоряет изучение эпигенетических изменений у видов, не являющихся модельными организмами. Техника позволяет проводить исследования, которые ранее были невозможны, и открывает новые возможности для экологической эпигенетики. Метод описан в журнале Nature Methods.
Эпигенетические изменения — это наследственные модификации, которые не затрагивают саму последовательность ДНК, но влияют на активность генов. Префикс «эпи-» означает «над» ДНК.
«Раньше было просто невозможно детально изучать эпигенетические вариации у случайного вида растений без обширных предварительных знаний», — объясняет создатель метода Томас ван Гурп. Не хватало подходящих инструментов.
Значение для экологии и эволюции
В экологии и эволюции способность к адаптации жизненно важна. Генетическая адаптация требует времени, а эпигенетические изменения могут происходить быстро. Это представляет интерес, например, для растениеводов: можно ли, воздействуя на родительские растения, сделать следующее поколение лучше адаптированным к стрессовым факторам, таким как изменение климата или вспышки заболеваний.
Как работает метод epiGBS?
- Собираются образцы десятков или сотен растений.
- Выделяется ДНК.
- Метод epiGBS характеризует определённые участки ДНК как на генетическом уровне, так и на уровне эпигенетических модификаций (например, метильных групп).
«Эта информация мгновенно многое раскрывает: вот этот ген, вот этот транспозон, а это — эпигенетическая вариация», — говорит Ван Гурп. Метод особенно полезен для слабоизученных видов, у которых нет референсного генома. Весь процесс теперь занимает около двух недель.
Решение ключевых проблем
Существующие техники анализа эпигенетических метильных групп были либо неполными (требовали много догадок), либо возможны только при наличии референсного генома (что дорого и долго). «Мы решили обе эти проблемы», — отмечает старший исследователь Кун Верхувен.
Это достигнуто за счёт комбинации методов работы с ДНК и мощной биоинформатики, которая правильно собирает полученные фрагменты информации. «Начиная с нуля, вы создаёте генетическую и эпигенетическую карту для нескольких тысяч фрагментов ДНК интересующего вас вида».
Метод также решает проблему расхождений в результатах исследований между модельными видами (например, Arabidopsis) и другими видами, которые могли быть вызваны использованием разных методик. «С этого момента сравнение наконец-то возможно», — подчёркивают авторы.
«Эта новая техника значительно продвинула область экологической эпигенетики», — заключает Кун Верхувен.