Анализ транскриптов генов древнего волка после 14 000 лет в вечной мерзлоте

Исследователи впервые секвенировали и проанализировали РНК — короткоживущие транскрипты генов — из тканей волка эпохи плейстоцена, известного как «туматский щенок». Работу провела группа под руководством Оливера Смита из Копенгагенского университета, её результаты опубликованы 30 июля в журнале PLOS Biology. Это открывает возможность изучения спектра РНК-транскриптов древних организмов, что ранее считалось крайне маловероятным из-за нестабильности РНК.

ДНК, несущая «жёсткую копию» генов, может сохраняться тысячи лет в благоприятных условиях. Однако РНК — короткоживущая рабочая копия гена, которая транскрибируется с ДНК в клетке и содержит инструкции для синтеза белков — быстро разрушается в живой ткани ферментами. Эта нестабильность обычно сохраняется и после смерти, поэтому учёные полагали, что шансы найти интактный транскриптом (полный набор РНК) древней клетки ничтожно малы. Несколько исключений, в основном у растений, заставили авторов проверить, могут ли в вечной мерзлоте сохраниться транскриптомы древних животных.

Команда выделила и проанализировала РНК из ткани печени плейстоценового представителя семейства псовых (Canidae) возрастом 14 300 лет, возможно, волка или частично одомашненного волкоподобного существа, сохранившегося в сибирской вечной мерзлоте. Для сравнения использовали ткани двух волков XIX и XX веков. С помощью ряда транскриптомных методов и контроля качества было показано, что секвенированная РНК действительно принадлежала древнему животному: в ней обнаружилось множество печёночно-специфичных транскриптов, совпадающих с образцами современных волков и собак.

Транскриптом сибирского псового — самая древняя из когда-либо секвенированных РНК, превосходящая предыдущий рекорд как минимум на 13 000 лет. Авторы отмечают, что, в отличие от палеогеномики, палеотранскриптомика вряд ли станет рутинной практикой, поскольку даже в лучших условиях РНК сохраняется хуже, чем ДНК.

Тем не менее, вероятно, существует множество других естественно замороженных образцов, для которых расшифровка транскриптома возможна. Это открывает перед исследователями доступ не только к генам древних организмов, но и к потоку клеточной активности, закодированному в транскриптоме.

«Исследователи древней ДНК ранее не решались секвенировать древнюю РНК из-за её нестабильности и подверженности ферментативному разрушению, — сказал доктор Смит. — Однако после наших успехов с растительным материалом мы предположили, что хорошо сохранившийся замороженный в вечной мерзлоте образец животного может содержать достаточно материала. К нашей радости, мы обнаружили не только РНК из различных тканей, но и смогли различить ткани биологически осмысленным образом. Будущее древней РНК имеет большой потенциал, например, для изучения вирусов с РНК-геномами или сложностей регуляции генов».