Раскрытие тайны геномной архитектуры динофлагеллят

Новая работа группы исследователей под руководством Стэнфордского университета, в которую входят Артур Гроссман из Карнеги и Тингтинг Сян, раскрывают давнюю тайну связи между формой и функцией в генетическом материале разнообразной группы водорослей, называемых динофлагеллятами.


Их выводы, опубликованные в Природа Генетика, имеют значение для понимания геномных принципов организации всех организмов.

Динофлагелляты включают более 2000 видов морского и пресноводного планктона, многие из которых являются фотосинтезирующими, а некоторые также поглощают другие организмы в пищу. Они играют самые разные роли в различных экосистемах, в том числе в экстремальных условиях, и в основном известны людям как причина токсичных «красных приливов» и как источник большей части биолюминесценции океана.

Некоторые фотосинтетические динофлагелляты также имеют решающее значение для здоровья коралловых рифов. Эти водоросли поглощаются отдельными клетками кораллов и образуют взаимовыгодные отношения, посредством которых происходит обмен питательными веществами. Потепление и загрязнение океана могут привести к разрушению этих взаимоотношений между водорослями и животными, в результате чего появятся призрачно-белые «обесцвеченные» кораллы, которым грозит голодная смерть, что может привести к гибели рифовых экосистем.

«Подобно животным и растениям, динофлагелляты являются сложными эукариотическими организмами и представляют интерес с эволюционной точки зрения, потому что их генетический материал упакован уникальным образом среди организмов со сложной клеточной архитектурой», – сказал ведущий автор исследования Георгий Маринов из Стэнфордского университета.

Одной из определяющих характеристик эукариот является то, что их расположена внутри ядра внутри каждой клетки и организована в виде отдельных единиц, называемых хромосомами. Более того, у большинства эукариот сегменты ДНК намотаны на спиралевидный комплекс белков, называемый нуклеосомой. Считается, что эта организация предшествовала общему предку всех эукариот. Это помогает сконцентрировать генетический материал в небольшом пространстве и контролировать доступ к ДНК и то, как закодированные в ней активируются для управления физиологическими функциями клетки.

«Напротив, даже несмотря на то, что динофлагелляты являются эукариотами, их геном не упакован в нуклеосомы, а, скорее, кажется постоянно конденсированным и существует в жидкокристаллическом состоянии», – пояснил Гроссман. «Нам еще так много предстоит узнать о том, как архитектура генома влияет на функцию генома у всех эукариот; поэтому исключительная« плотная »упаковка динофлагеллат может помочь нам понять сходства и различия в организационных принципах среди геномов эукариот».

Чтобы разобраться в этом вопросе, исследовательская группа, в которую также входили Александро Э. Тревино, Аншул Кундаже и Уильям Дж. Гринлиф из Стэнфорда, использовала сложную технологию для картирования трехмерных пространственных отношений генетического материала динофлагелляты Breviolum minutum. .

«Наша работа выявила топологические особенности генома Breviolum, которые отличаются от различных моделей организации генома динофлагеллят, которые предсказывались с 1960-х годов», – сказал Сян.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments