Биологический факультет СПбГУ

биофак СПбГУ


14.10.2017 

Исследователи СПбГУ разработали уникальный метод изучения тандемных повторов и нашли с его помощью новую повторяющуюся последовательность ДНК в геноме домашней курицы. Открытие помогло ученым лучше понять, как работают механизмы определения пола. Результаты работы опубликованы в журнале Chromosoma.

В геномах высокоорганизованных организмов, к которым относится и человек, кроме уникальных генов существует множество последовательностей ДНК. Некоторые из них представляют собой следующие друг за другом короткие копии — тандемные повторы. Известно, что изменения числа повторов в той или иной части генома могут становиться причинами заболеваний, среди которых синдром ломкой Х-хромосомы, миотоническая дистрофия, болезнь Гентингтона и др.

Однако зачем в целом нужны тандемные последовательности, ученые до конца не понимают. Их расшифровка часто становится почти нерешаемой задачей: такую информацию невероятно трудно анализировать, и ее обычно исключают из итоговых результатов секвенирования. Именно поэтому даже для хорошо исследованных видов в этих данных еще имеются пробелы.

Достичь успеха в решении этой задачи удалось старшему научному сотруднику СПбГУ Алексею Комиссарову (Центр геномной биоинформатики имени Ф. Г. Добржанского СПбГУ). Молодой ученый разработал новый подход, который позволяет находить и описывать не исследованные до сих пор тандемные повторы, а также проводить их количественную оценку. Работает метод на основе данных высокопроизводительного секвенирования. Он открывает большие возможности для изучения роли тандемных повторов в геномах самых разных организмов, в том числе человека.

Новую технологию опробовали на домашних курицах — одном из самых популярных модельных объектов для биологических исследований. Группа ученых под руководством директора ресурсного центра «Хромас» Научного парка СПбГУ Алсу Сайфитдиновой провела исследование, которое позволило существенно дополнить цитогенетическую карту половой W-хромосомы курицы, отвечающей за развитие особей женского пола.

Дело в том, что у птиц женский пол определятся разными по структуре и форме хромосомами Z и W, а представители мужского пола имеют две одинаковые Z-хромосомы. При этом непарная хромосома подвергается деградации и специфическому накоплению тандемно повторенных последовательностей. Из-за малых размеров исследование этой хромосомы на обычных препаратах практически невозможно, но цитогенетики СПбГУ владеют уникальным методом высокоразрешающего картирования последовательностей на препаратах деконденсированных хромосом из ядер растущих ооцитов. Это позволило определить локализацию нового тандемного повтора с высокой точностью. Значение процесса накопления повторов на половых хромосомах до сих пор остается нерешенной загадкой.
Некоторые исследователи считают, что ключевым моментом в формировании генетического определения пола и эволюции половых хромосом является тот момент, когда одна из хромосом приобретает функции определения пола. 

Директор ресурсного центра «Хромас» Научного парка СПбГУ Алсу Сайфитдинова:

«Несмотря на все усилия, в составе W-хромосомы птиц не удалось найти ген, который мог бы претендовать на роль такого регулятора. В то же время появляется все больше данных о том, что тандемные повторы могут выполнять регуляторные функции и влиять на уровень активности некоторых генов», — рассказала Алсу Сайфитдинова.

Описанный в работе ученых СПбГУ новый тандемный повтор встречается в последовательностях некоторых генов курицы, отвечающих за продукцию белков в яичниках, за возникновение и развитие органов, систем и частей тела птицы, а также за поведение животного. К тому же, как отметили исследователи, этот фрагмент ДНК участвует в ответе организма на стресс. Словом, благодаря научному открытию в будущем ученые смогут разобраться, почему же возникают некоторые заболевания, как формируется пол, а также каким образом на эти процессы влияют стресс и другие внешние факторы.

Просмотров: 242

Возврат к списку новостей



© Биологический факультет СПбГУ, 2006-2011