Одноклеточный организм разбирает и собирает свой геном заново

Исследователи из Принстонского университета обнаружили, что обитающий в прудах одноклеточный организм Oxytricha trifallax обладает уникальной способностью разбивать свою ДНК на почти 250 000 фрагментов и быстро собирать их обратно во время спаривания. Результаты опубликованы в журнале Cell.

Организм хранит свой геном в виде тысяч перемешанных, «зашифрованных» фрагментов генов. При контакте с партнером он за 60 часов собирает из этих фрагментов более 225 000 коротких цепочек ДНК, формируя новый рабочий набор хромосом.

Oxytricha — сложный одноклеточный организм:

• Клетка в ~10 раз больше человеческой.
• Имеет два ядра: рабочее (соматическое) и зародышевое (герминативное), в котором хранится архивный генетический материал для передачи потомству.
• Содержит около 16 000 хромосом в активном ядре (у человека — 46).
• Один ген может быть собран из 1 до 245 отдельных фрагментов ДНК.

Процесс «пересборки» генома направляется миллионами некодирующих молекул РНК от предыдущего поколения, которые маркируют и сортируют фрагменты ДНК в правильном порядке.

Практическое значение: Oxytricha служит моделью для изучения упорядоченной реконструкции хромосом. Это может помочь понять хаотичные процессы разрыва и повторной сборки хромосом, например, при развитии рака у человека.

Как отметила ведущий автор исследования Лаура Ландвебер, эта способность защищать ДНК через «шифрование», а затем быстро собирать и передавать устойчивые гены, объясняет глобальное распространение Oxytricha в природе.