Первая полная сборка генома планарии раскрывает сокровищницу данных о функции и эволюции генов

Планария Schmidtea mediterranea — необыкновенное животное. Даже разрезанная на мелкие кусочки, каждый фрагмент может регенерировать в полноценного червя. Ключ к этой способности — уникальные взрослые стволовые клетки. Чтобы понять механизмы регенерации, исследователи из Института молекулярной клеточной биологии и генетики им. Макса Планка (MPI-CBG) в Дрездене совместно с Гейдельбергским институтом теоретических исследований (HITS) впервые представили высококонтигуальную сборку генома Schmidtea mediterranea в журнале Nature.

Новые методы секвенирования

Геном планарии исключительно повторяющийся, что ранее приводило к сборке из более чем 100 000 коротких фрагментов. Чтобы преодолеть эту проблему, учёные использовали технологию длинного чтения Pacific Biosciences (прочтение до 40 000 пар оснований), работающую в DRESDEN-concept Sequencing Center.

Для сборки был разработан новый программный комплекс "Marvel", который эффективнее решает "головоломку" из длинных чтений. Обработка восьми терабайт данных на высокопроизводительном кластере HITS заняла три недели.

Отсутствующие гены и открытия

Анализ сборки выявил:

• Наличие новых гигантских повторяющихся элементов и специфичных для плоских червей генов.
• Вероятное отсутствие высококонсервативных генов MAD1 и MAD2, которые есть почти у всех организмов и отвечают за контроль равномерного распределения хромосом при делении клетки. Несмотря на их потерю, планарии сохранили эту контрольную функцию — вопрос, на который поможет ответить новый геном.
• Сборка позволит искать регуляторные последовательности, которые активируют гены регенерации головы только на переднем конце фрагмента тела.

Исследователи во главе с Йохеном Ринком также собрали коллекцию видов планарий со всего мира, многие из которых утратили способность к регенерации. "Теперь, с мощным инструментарием для сборки сложных геномов, мы надеемся с помощью сравнения геномов понять, почему одни животные регенерируют, а другие — нет. По крайней мере, в случае плоских червей", — резюмирует Ринк.