Геном пятнистой панцирной щуки — мост между человеком и рыбкой данио в биомедицинских исследованиях

Международная группа учёных под руководством Университета Орегона в сотрудничестве с Broad Institute (MIT и Гарвард) секвенировала геном древней рыбы — пятнистой панцирной щуки (Lepisosteus oculatus). Исследование, опубликованное в Nature Genetics, показало, что её медленно эволюционирующий геном может служить «мостиком» для изучения человеческих болезней на модельных организмах, таких как рыбка данио.

Ключевые выводы:

• Сохранение древних генов: Геном панцирной щуки является эволюционным хранилищем. Многие гены, которые есть у человека, но отсутствуют у данио (и наоборот), присутствуют у щуки.
• Мост для не-кодирующих элементов: Многочисленные эволюционно консервативные не-кодирующие генетические элементы, связанные с болезнями человека, которые невозможно напрямую обнаружить у данио, сохранились у панцирной щуки. Это позволяет использовать её как промежуточное звено для сравнения: человек → щука → данио.
• Причина — отсутствие дупликации: Около 450 млн лет назад костные позвоночные разделились на две линии: лопастепёрые (к которым позже принадлежали предки человека) и лучепёрые. Щука отделилась от линии лучепёрых рыб до события дупликации всего генома, которое произошло у предков современных костистых рыб (телеостов), включая данио. Поэтому её геном сохранил более консервативное строение, включая целые хромосомы, сходные с предковыми.

Практическое значение для медицины:

Исследователи предлагают новый подход: идентифицировать болезнь-ассоциированный регион у человека, находить соответствующий регион в геноме панцирной щуки и встраивать его в правильное место в геноме данио для моделирования и изучения заболевания. Это повысит точность экспериментов.

Преимущества панцирной щуки как модели:

В отличие от других древних лучепёрых рыб (биширы, осетровые), щуку относительно легко содержать в лаборатории и получать эмбрионы для исследований развития. Её геном также проливает свет на эволюцию конечностей и происхождение зубной эмали у позвоночных.