Вариации центромер у видов лука: новые открытия
Центромера — это структура, которая удерживает вместе сестринские хроматиды хромосомы и обеспечивает равное распределение генетического материала при делении клетки. Долгое время считалось, что для стабильности центромер необходимы тандемные повторы ДНК (сателлитные последовательности). Однако последние исследования показывают, что организация центромер может быть гораздо разнообразнее.
Учёные из Университета Окаямы (Япония) использовали виды рода Allium (лук, чеснок, шалот) в качестве модельной системы, чтобы проанализировать вариации в размере, стабильности и миграции центромер. Их результаты опубликованы в журнале The Plant Cell 10 июня 2025 года.
Метод исследования
Исследователи использовали антитело к центромер-специфическому варианту гистона CENH3, чтобы картировать центромерные области в геномах восьми сортов лука-батуна (Welsh onion), шести сортов репчатого лука и трёх сортов шалота.
Ключевые результаты
Лук-батун
- На каждой хромосоме обнаружен единственный пик CENH3.
- Центромерные области варьировали в размере от 0.9 Mb до 2.6 Mb и перекрывались с тандемными повторами.
- Это указывает на стабильное положение центромер, но с вариациями в длине.
Репчатый лук и шалот
- На хромосомах обнаружено несколько пиков CENH3 с существенными различиями между сортами.
- Распределение CENH3 смещалось от позиций древних центромер (привязанных к сателлитным последовательностям) на расстояние до 28.0 Mb.
- Наблюдались межиндивидуальные различия даже внутри одного сорта. Это предполагает роль эпигеномных механизмов, а не структурных перестроек ДНК.
Гибрид Wakegi (лук-батун × шалот)
- На хромосоме — один пик CENH3 без полиморфизмов.
- Отсутствие миграции центромер у гибрида указывает, что гибридизация может повышать стабильность центромер.
Чеснок
- Обнаружены гигантские центромерные регионы, распределённые по CENH3.
- Их размер был в 5.5 раз больше, чем у лука-батуна, и в два раза больше, чем у пшеницы — обладателя самых крупных известных центромер.
- При этом у чеснока полностью отсутствуют сателлитные повторы, что ставит под вопрос необходимость тандемных повторов для стабильности центромеры.
Выводы и перспективы
Исследование демонстрирует, что центромеры не являются статичными структурами. Их организация, размер и положение могут значительно варьировать даже у близкородственных видов.
«Если в будущем станет возможным искусственно смещать центромеры, это позволит изменять экспрессию соседних генов, что может помочь в селекции и выращивании сельскохозяйственных культур», — заключает доцент Киётака Нагаки.