Потенциальный путь к лишению комаров способности переносить малярию
Исследователи из Колледжа сельского хозяйства и наук о жизни Виргинского технологического университета обнаружили уникальные взаимодействия в клетках пяти видов комаров, которые могут стать дорожной картой для лишения их способности переносить малярию и другие болезни в будущем. Результаты были недавно опубликованы в Nature Communications.
Традиционный метод борьбы — распыление инсектицидов — не различает полезных и вредных насекомых и ведет к развитию устойчивости у выживающих комаров через естественный отбор и мутации. После лет относительного успеха этот подход пересматривается из-за снижающейся эффективности и экологической недружелюбности.
«Нам постоянно приходится изобретать новые инсектициды, — сказал Игорь Шарахов, профессор энтомологии. — Геномные подходы, такие как создание "генных драйвов" для подавления популяции или лишения её способности переносить болезни, показывают больше перспектив».
Для практического применения этих методов необходимо понимание организации генома. Международная группа под руководством Варвары Лукьянчиковой, приглашенного исследователя в Департаменте энтомологии, изучила пять видов малярийных комаров, разделенных более чем 100 миллионами лет эволюции.
Исследователи применили к эмбрионам комаров метод Hi-C (разработанный около десяти лет назад) для изучения трехмерной архитектуры геномов. Метод позволяет увидеть, какие регионы генома контактируют друг с другом.
Методология:
- Ядра клеток обрабатывали параформальдегидом для фиксации взаимодействий белков и ДНК.
- ДНК разрезали, а затем сшивали с помощью лигазы, сохраняя пространственную организацию в ядре.
- Были выделены ядра из клеток пяти видов комаров: Cellia (An. coluzzii, An. merus, An. stephensi), Anopheles (An. atroparvus) и Nyssorhynchus (An. albimanus).
- После секвенирования библиотек и объединения биологических повторов для каждого вида было получено от 60 до 194 миллионов уникальных картированных чтений.
На основе вероятности взаимодействий между различными локусами (контактами A и B) в миллионах ядер были построены тепловые карты, показывающие частоту этих контактов.
Ключевое открытие:
При сравнении тепловых карт пяти видов были обнаружены длинные петли, образованные белками Polycomb. Эти петли соединяют участки генома, разделенные несколькими мегабазами, и демонстрируют сильный контакт в ядерном пространстве.
Уникальность в том, что у комаров эти петли не несут специфических меток, характерных для подавления (сайленсинга) генов у других видов. Это указывает на новый, ранее неизвестный механизм работы таких петель.
«Мы видим, какая часть генома активна и экспрессирует гены, а какая — нет, — сказала Лукьянчикова. — Эти знания могут помочь в использовании систем генного драйва».