Новые гены на «вырождающейся» Y-хромосоме

Исследователи из Венского университета ветеринарной медицины, используя новый высокоспецифичный метод анализа, показали, что генетический материал у плодовых мушек часто переносится на Y-хромосому с других хромосом. Хотя этот перенос в основном происходит в результате «случайностей», некоторые из этих переносов создают функциональные гены на Y-хромосоме.

Прорыв в изучении «трудной» хромосомы

Y-хромосома, присутствующая только у самцов, эволюционировала из обычных аутосом. Поскольку у самцов только одна Y-хромосома, для неё невозможна рекомбинация — прямой обмен генетическим материалом. Это затрудняет удаление вредных мутаций, и гены на Y-хромосоме обычно подвергаются процессу вырождения. Ранее считалось, что скорость переноса новых генов на Y-хромосому очень низка (1 перенос за 10 миллионов лет).

Новый метод выявил больше переносов

Учёные разработали инновационный метод анализа (GeTYs), который не требует референсного генома Y-хромосомы для сравнения. Они секвенировали геномы самцов и самок инбредной линии плодовых мушек Drosophila melanogaster, которые различаются только последовательностью Y-хромосомы. Ключом был поиск вариантов у самцов, отсутствующих у самок.

Результаты показали, что скорость переноса генов на Y-хромосому у плодовых мушек в десять раз выше, чем считалось ранее.

Механизм переноса через РНК

Большинство из 25 обнаруженных новых переносов генов произошли через так называемые ретрокопии. Они создаются, когда РНК-транскрипт гена встраивается в Y-хромосому. Ранее все описанные переносы генов на Y-хромосому включали перенос участка самой хромосомы, а не РНК-транскрипта.

Исследование также выявило различия между видами: гены, происходящие из РНК-транскрипта, были найдены только у близкородственных видов D. mauritiana и D. simulans, что указывает на видоспецифичность механизмов переноса.

Новые гены уже функционируют

Особой неожиданностью стало то, что 4 из 25 недавно перенесённых генов на Y-хромосоме уже приобрели важную функцию. Поскольку эти новые гены встречаются у всех особей вида, возникает вопрос о том, какую роль они выполняют.

Новый метод анализа открывает большой потенциал для изучения динамики новых генов на Y-хромосоме у многих разных видов, так как не требует референсного генома для Y-хромосомы.