Центромерная пластичность и разнообразие: исследователи выявили новый тип организации центромеры

Голоцентрические хромосомы независимо эволюционировали из X-образных моноцентрических хромосом много раз как у животных, так и у растений, но механизм перехода между типами центромер неизвестен. Международная исследовательская группа собрала референсный геном с разрешением на уровне хромосом и проанализировала организацию голоцентромеры у лилиоида Chionographis japonica.

Примечательно, что голоцентромера состоит всего из 7–11 равномерно расположенных мегабайтных центромерных единиц, идущих от теломеры до теломеры. Размер отдельных центромерных единиц у этого вида растений сравним с таковым у моноцентрических видов и примерно в ~200 раз больше, чем у других голоцентрических растений. «Такое малое количество центромерных единиц, но столь крупных, еще не было продемонстрировано ни у одного животного или растительного организма», — говорит первый автор исследования доктор И-Цзы Куо.

Равномерно расположенные центромерные единицы могут быть необходимым условием для формирования цилиндрических метафазных хромосом с линейными сестринскими голоцентромерами, обращенными к противоположным полюсам. Во время митотической конденсации хромосом петлеобразование и складывание хроматина сближают мегабайтные центромерные единицы вдоль хроматиды, формируя линейную голоцентромеру, которая функционирует как единая центромера.

«Это делает хромосому более стабильной и устойчивой, потому что в противном случае она была бы разорвана во время деления клетки», — объясняет профессор д-р Андреас Хоубен, руководитель исследовательской группы «Структура и функция хромосомы» в IPK.

В отличие от всех известных голоцентрических геномов, обладающих равномерно смешанными эу- и гетерохроматином, у C. japonica оба эпигенетически определенных типа хроматина организованы в отдельные домены, как у многих моноцентрических видов. Таким образом, ген-активные и ген-неактивные области пространственно разделены друг от друга.

«Это исследование расширяет наши знания о пластичности и разнообразии центромер, а также демонстрирует уникальную ценность изучения немодельных видов для эволюционных сравнений, позволяющих выявить новшества даже в хорошо изученных структурах, таких как центромера», — говорит д-р И-Цзы Куо.

Работа опубликована в журнале Nature Communications.