Мутация раскрывает вековую загадку мейоза
Высокопроизводительный генетический скрининг мутантов по частоте кроссинговера у Arabidopsis thaliana позволил разгадать вековую загадку в науках о жизни.
Исследовательская группа под руководством профессора Кюха Чоя, доктора Джеила Кима и аспиранта Хиджина Кима из Департамента наук о жизни Пхоханского университета науки и технологий (POSTECH) раскрыла молекулярный механизм, ответственный за интерференцию кроссинговера во время мейоза — биологический паттерн на уровне хромосом.
Результаты исследования были опубликованы 20 февраля в журнале Nature Plants.
В мейозе, создающем генетически разнообразные половые клетки, ключевую роль играет кроссинговер. Обычно у большинства видов животных и растений наблюдается минимум один и максимум три кроссинговера на пару гомологичных хромосом. Возможность контролировать их число позволила бы целенаправленно культивировать сельскохозяйственные культуры с желаемыми признаками. Однако этому мешало явление интерференции кроссинговера, открытое генетиком Германом Дж. Мюллером в 1916 году.
В этом исследовании команда использовала высокопроизводительный метод флуоресцентного анализа семян для прямого измерения частоты кроссинговера у растений Arabidopsis. В ходе генетического скрининга был идентифицирован мутант hcr3 (high crossover rate3), показавший повышенную частоту кроссинговера на геномном уровне.
Дальнейший анализ показал, что увеличение числа кроссинговеров у hcr3 связано с точковой мутацией в гене J3, который кодирует ко-шаперон, связанный с белком HSP40. Исследование продемонстрировало, что сеть, включающая ко-шаперон HCR3/J3/HSP40 и шаперон HSP70, контролирует интерференцию и локализацию кроссинговера, облегчая деградацию прокроссинговерного белка HEI10 (убиквитин E3 лигазы).
Применение подходов генетического скрининга для раскрытия пути интерференции и ингибирования кроссинговера успешно решило вековую загадку в науках о жизни.
Профессор POSTECH Кюха Чой заявил: "Применение этого исследования в сельском хозяйстве позволит нам быстро накапливать полезные признаки, сокращая время селекции. Мы надеемся, что это исследование внесет вклад в выведение новых сортов и идентификацию полезных природных вариаций, отвечающих за желательные признаки, такие как устойчивость к болезням и стрессам окружающей среды, повышение продуктивности и производство высокоценной продукции".