Новость Как инфузория Tetrahymena thermophila выбирает себе пол была 3 года назад.

У инфузории Tetrahymena thermophila семь полов. Вступить в половой процесс она может с представителем любого пола, кроме своего. Клетки, получившиеся в результате полового процесса, не наследуют пол у своих «родителей» — они выбирают его случайным образом из нескольких вариантов. Коллектив ученых из США и Китая в деталях разобрался в этом аспекте личной жизни инфузорий. Известно, что у всех инфузорий два генома — один, рабочий, содержится в макроядре, а второй в неактивной форме хранится в микроядре и предназначен для обмена генетической информацией. Ученые выяснили, что в макроядре за пол отвечает пара расположенных по соседству генов. В микроядре тетрахимены есть все варианты таких пар, но в укороченной форме. После полового процесса одна из них достраивается путем «склеивания» частей разных генов, а все остальные уничтожаются. Удивительно, что выбор пары, по-видимому, происходит случайным образом, но при этом требует очень аккуратной сборки фрагментов ДНК.

После недавнего прочтения PIT00356 решил посмотреть новые ссылки на оригинальные статьи

Marcella D. Cervantes, Eileen P. Hamilton, Jie Xiong, Michael J. Lawson, Dongxia Yuan, Michalis Hadjithomas, Wei Miao, and Eduardo Orias. Selecting one of several mating types through gene segment joining and deletion in Tetrahymena thermophila // PLoS Biol 11 (3), e1001518 (2013). doi 10.1371/journal.pbio.1002284 уже Cited by 37

Пока у меня нет собеседника. Поэтому перечитываю Тимофеева-Ресовского, который говорит о 10 полах. Помню мы с Виолеттой разбирали инфузории, у которых может быть порядка 1000 хромосом ... Кстати, даже из 16 000 хромосом состоит эукариотический геном инфузории Oxytricha trifallax.

Estienne C. Swart, John R. Bracht, Vincent Magrini, Patrick Minx, Xiao Chen, Yi Zhou, Jaspreet S. Khurana et al. The Oxytricha trifallax macronuclear genome: a complex eukaryotic genome with 16,000 tiny chromosomes // PLoS Biol 11 (1), e1001473 (2013). doi 10.1371/journal.pbio.1001473 Cited by 66

В этом соматическим геноме находится более 16 000 уникальных нанохромосом ("nanochromosomes"), которые обычно несут единичные гены и имеют средний размер всего 3,2 кб.

Термин нанохромосома (nanochromosome) был введен в 2003 в работе

Thomas G. Doak, Andre RO Cavalcanti, Nicholas A. Stover, Diane M. Dunn, Robert Weiss, Glenn Herrick, and Laura F. Landweber. Sequencing the Oxytricha trifallax macronuclear genome: a pilot project // Trends in Genetics 19 (11), 603-607 (2003). doi 10.1016/j.tig.2003.09.013 Cited by 39

Через 10 лет появляется эта работа

{Bracht2013} John R. Bracht, Wenwen Fang, Aaron David Goldman, Egor Dolzhenko, Elizabeth M. Stein, and Laura F. Landweber. Genomes on the edge: programmed genome instability in ciliates // Cell 152 (3), 406-416 (2013). doi 10.1016/j.cell.2013.01.005 Cited by 38

Рисунок 1. [Bracht2013] Упрощенные жизненные циклы ресничкообразных
(А и Н) Репродуктивная, вегетативный рост происходит бесполым путем деления клеток, в том числе митозом зародышевой линии микроядер (MIC, обозначенной кружком) и амитозом соматического макронуклеуса (MAC, обозначается овалом).
(B) Голодание индуцирует сопряжение между совместимыми типами спаривания, инициируя нерепродуктивный половой цикл.
(C) Мейоз ВПК производит ядра гаплоидных гамет.
(D и E) (D) Обмен гаплоидный микроядер и оплодотворение производит два новых диплоидных, зиготического ядра (Е).
(F) Митоз зиготических ядер образуются два идентичных микроядра, и одно ядро начинает дифференцироваться в новый MAC.
(G и H) (G) Деградация старого MAC происходит во время дифференцировки нового MAC. Зрелые клетки (H) снова вступают в вегетативный рост [Nowacki2009].

Для понимания приведу традиционную точку зрения. Конъюгация у инфузорий — обмен половыми ядрами (микронуклеусами) с последующим их попарным слиянием в синкарион (диплоидный продукт слияния миграционного и стационарного ядер у инфузории при конъюгации). Впоследствии синкарион делится с образованием новых половых и вегетативных ядер.

{Nowacki2009} Mariusz Nowacki, Brian P. Higgins, Genevieve M. Maquilan, Estienne C. Swart, Thomas G. Doak, and Laura F. Landweber. A functional role for transposases in a large eukaryotic genome // Science 324 (5929), 935-938 (2009). DOI 10.1126/science.1170023 Cited by 93

В общем, дело пока проясняется. Понятно единственное, что наследование инфузориями родословной ещё преподнесёт много открытий! Например, уточнение понятия генома после того уже появился эпигеном ... Интересное переосмысливание термина геном, близкое к нашей книги клетки (CellBook), опубликовано недавно коллегами из Принстона, которые в этом году переехали в Колумбийский университет в Нью-Йорке.

TBA figure caption in Russian

Aaron David Goldman, and Laura F. Landweber. What Is a Genome? // PLoS Genet 12 (7), e1006181 (2016). doi 10.1371/journal.pgen.1006181

Аннотация. Геном часто описывается как хранилище информации организма. Является ли миллионы или миллиарды ДНК писем при их передаче через поколения основной средой для наследования организменных признаков. Некоторые развивающиеся области исследований показывают, что это определение является упрощением. Здесь мы рассмотрим способы, в которых более глубокое понимание геномного разнообразия и физиологии клетки является сложной задачей концепции физической неизменности, связанной с геномом, а также его роль в качестве единственного источника информации для организма.

Цитата «С полным пониманием содержания генома, его разнообразия и способов выражения (экспрессии), теперь мы можем пересмотреть наше понимание генома и его роль в клетке. Например, при ближайшем рассмотрении определения NIH показывает, что две его половинки являются взаимоисключающими; то есть "полный набор ДНК" не может быть "всей информацией, необходимой для создания и поддержания взрослого(ых) организма." ... наше нынешнее понимание показывает, что это определение является неполным».

Ещё цитата «Большая часть информации, необходимой для воспроизведения соматического генома происходит из РНК, а не из ДНК. Длинные, РНК-кэшируемые копии соматических хромосом от предыдущего поколения обеспечивают шаблоны для управления хромосомной перестройкой».

Кроме этой статья коллеги из лаборатории Лоры Ландвебер доказали недавно утверждение «Архитектура зашифрованного генома показывает массивные геномные перегруппировки во время развития». Доказательство смотрите в работе

Xiao Chen, John R. Bracht, Aaron David Goldman, Egor Dolzhenko, Derek M. Clay, Estienne C. Swart, David H. Perlman et al. The architecture of a scrambled genome reveals massive levels of genomic rearrangement during development // Cell 158 (5), 1187-1198 (2014). doi 10.1016/j.cell.2014.07.034 Cited by 33

Вот графическая аннотация этой статьи

TBA figure caption in Russian