Что делает корову коровой? Полная последовательность генома крупного рогатого скота

Исследователи сообщают в журнале Science, что секвенировали геном крупного рогатого скота, впервые раскрыв генетические особенности, которые отличают коров от людей и других млекопитающих.

Шестилетняя работа международного консорциума учёных — это первая полная последовательность генома жвачного животного. Жвачные уникальны наличием четырёхкамерного желудка, который с помощью множества резидентных микробов позволяет им переваривать низкокачественные корма, такие как трава.

Геном коровы состоит как минимум из 22 000 генов, кодирующих белки, и более похож на геном человека, чем на геномы мышей или крыс. Однако геном крупного рогатого скота, по-видимому, значительно реорганизовался с тех пор, как его линия отделилась от линий других млекопитающих. Среди млекопитающих у крупного рогатого скота один из наиболее сильно перестроенных геномов.

Анализ хромосомных регионов, склонных к разрывам при репликации генома для создания половых клеток, показал, что в геноме коровы эти регионы богаты повторяющимися последовательностями и сегментарными дупликациями. Они включают видоспецифичные вариации генов, связанных с лактацией и иммунным ответом. Эти регионы разрывов являются «горячими точками эволюции в геноме».

Другой анализ, посвящённый метаболическим генам, показал, что пять из 1032 генов, отвечающих за метаболические функции у человека, отсутствуют в геноме крупного рогатого скота или радикально изменились. Это говорит об уникальных метаболических путях у коров.

Эти различия в метаболизме, наряду с изменениями в генах, отвечающих за размножение, лактацию и иммунитет, являются большой частью того, «что делает корову коровой». Например, один из изменённых генов, гистатерин, производит белок в коровьем молоке, обладающий противомикробными свойствами. Исследователи также обнаружили множественные копии гена важного молочного белка казеина в регионе разрыва одной из хромосом.

Наличие последовательности генома теперь открывает путь к пониманию того, как произошли эти изменения, как у жвачных появился четырёхкамерный желудок, как работает иммунная система коровы и как она способна секретировать большое количество белка в своём молоке.