Учёные впервые полностью секвенировали геном Arabidopsis thaliana, включая центромеры

Исследователи из Института Солка, Кембриджского университета и Университета Джонса Хопкинса впервые секвенировали геном модельного растения Arabidopsis thaliana с беспрецедентной детализацией. Работа, опубликованная в журнале Science 12 ноября 2021 года, раскрывает структуру и особенности хромосомных регионов, называемых центромерами, которые раньше были подобны «чёрным дырам» в геноме.

Достижение технологии

Исходная последовательность генома Arabidopsis, опубликованная в 2000 году, была «золотым стандартом» для растений, но не включала высокоповторяющиеся и сложные регионы: центромеры, теломеры и рибосомную ДНК. Благодаря развитию технологий длинного прочтения (long-read sequencing), учёные смогли анализировать фрагменты длиной более 100 000 нуклеотидов вместо 100–200. Это, вместе с прогрессом в алгоритмах сборки, позволило завершить «геномный пазл».

Загадка центромер

Центромеры играют консервативную роль в делении клетки, но при этом являются самой быстро эволюционирующей частью генома. Новое исследование, раскрывшее генетический и эпигенетический ландшафт центромер Arabidopsis, помогает понять этот парадокс. Составленные карты центромер дают представление об их «экосистеме повторов», архитектуре повторов и их влиянии на хроматин и эпигенетическое состояние.

Значение для будущего

Полная сборка генома открывает путь для исследований архитектуры и эволюции хромосом, что критически важно для инженерии растений, направленной на решение проблем изменения климата. В дальнейшем учёные планируют использовать этот подход для картирования центромер у различных видов Arabidopsis и других растений.