R2d2 против Менделя: Учёные нашли «эгоистичный ген», нарушающий вековой закон наследования
Исследователи из UNC School of Medicine обнаружили ген R2d2 (Responder to meiotic drive 2), который нарушает «закон расщепления» Грегора Менделя. Этот закон утверждает, что у потомства равная вероятность унаследовать каждую из двух копий любого гена от родителей.
Учёные давно подозревали, что у млекопитающих этот закон нарушается, но механизм был неизвестен. Теперь они выявили роль «эгоистичного гена» R2d2. Используя данные тысяч генетически разнообразных мышей, исследователи показали, что самки мышей передают одну копию гена R2d2 потомству чаще, чем другую.
Открытие, опубликованное в PLoS Genetics, имеет широкие последствия:
- Медицинская генетика: Расчёты вероятности наследования болезней основаны на законе Менделя.
- Эволюционная и популяционная генетика: Их выводы также опираются на этот закон.
- Биомедицина, инфекционные болезни, сельское хозяйство: Открытие может иметь значение для этих областей.
R2d2 — пример плохо изученного явления женского мейотического драйва, когда при образовании яйцеклетки «эгоистичный ген» попадает в неё более чем в половине случаев. У людей похожий, но плохо понятный механизм может быть связан с передачей сросшихся хромосом, ведущих к трисомиям (например, синдромам Дауна, Эдвардса, Патау).
«Понимание работы мейотического драйва может пролить свет на мейотические аномалии, лежащие в основе этих расстройств. Теперь у нас наконец есть управляемая модель для его изучения», — говорит Фернандо Пардо-Мануэль де Вильена, старший автор статьи.
Ген R2d2 был обнаружен при создании двух родственных популяций лабораторных мышей — Collaborative Cross (CC) и Diversity Outbred (DO). Анализ данных показал, что во всём геноме, кроме одной области в середине хромосомы 2, восемь родительских линий вносили равный вклад в популяцию. Исключением оказался локус R2d2.
Секвенирование генома родительских линий показало, что R2d2 ответственен за множественные копии определённой последовательности у всех самок с мейотическим драйвом. Удаление большей части копий гена R2d2 восстановило ожидаемую картину наследования, подтвердив его причинную роль.
«Сейчас мы пытаемся выяснить механизм этого явления на молекулярном уровне», — отметил Пардо-Мануэль де Вильена.
Открытие создаёт основу для экспериментов, важных для здоровья человека, поскольку регуляция хромосом — фундаментальный процесс. В будущем мейотический драйв потенциально можно использовать:
- Для передачи определённых хромосом в экспериментах на животных.
- В борьбе с инвазивными видами и переносчиками болезней (мыши, крысы, комары), влияя на хромосомы, отвечающие за фертильность.
Уже есть интерес к использованию мейотического драйва против насекомых, переносящих болезни (малярия, лихорадка денге, жёлтая лихорадка). Хотя до практики ещё далеко, открытие гена R2d2 — первый шаг к разгадке вековой тайны мейотического драйва.