Используя образцы мышц и кожи 132-летнего музейного экземпляра, ученые Стокгольмского университета совместно с коллегами из Университета Лунда выделили миллионы последовательностей РНК. Этот генетический материал содержит информацию о генах животного и белках, которые были созданы в его клетках и тканях. Результаты исследования дают надежду на то, что образцы РНК, хранящиеся в музейных коллекциях мира станут источником новых сведений о давно исчезнувших видах.
Впервые получены РНК вымершего животного. Это тасманийский волк
Хотя молекулы ДНК удается извлекать даже через миллионы лет, до сих пор считалось, что РНК распадаются за считанные минуты вне живой клетки. Генетики Стокгольмского университета доказали, что это не так. Они выделили миллионы последовательностей РНК из останков вымершего тасманийского волка, которым более ста лет. Этот генетический материал содержит информацию о генах животного и белках, которые были созданы в его клетках и тканях.
Пара тасманийских волков, сфотографированная в австралийском зоопарке в 1933 г. Universal History Archive/Universal Images Group via Getty
Впервые исследователи провели секвенирование РНК вымершего вида животных — тасманийского волка, который был полностью уничтожен уже в XX веке.
Возможность изучать РНК, в частности, «открывает совершенно новый потенциальный источник информации», — говорит Оливер Смит, генетик из компании Micropathology, занимающейся медицинской диагностикой в Ковентри (Великобритания): «В отличие от изучения самого генома, мы можем посмотреть, что он делает».
Исчезнувший вид
Тасманийские волки. Снимок 1903 года
Тасманийский волк (или тилацин) — плотоядное сумчатое животное, обитавшее на острове Тасмания у побережья юго-восточной Австралии. Последний известный тасманийский волк умер в неволе в 1936 году, но несколько чучел и экземпляров останков животных сохранились в музеях.
Исследователи изучили останки тилацина, хранившиеся в Стокгольмском музее естественной истории с 1891 года. Они взяли три образца мышц и три образца кожи, каждый из которых весил около 80 миллиграммов.
Получение РНК из исторических образцов представляет собой сложную задачу, поскольку в отличие от ДНК, которая отличается высокой стабильностью и неоднократно извлекалась из останков различных видов, живших более миллиона лет назад, РНК быстро распадается. «Считается, что за пределами живых клеток РНК разрушается за считанные минуты», — говорит соавтор исследования Марк Фридлендер, генетик из Стокгольмского университета.
Группа разработала протокол, специально предназначенный для выделения древней РНК из образцов тканей, адаптировав стандартные методы, используемые для живых образцов. Тем не менее, «было удивительно, что мы нашли такие аутентичные последовательности РНК в мумифицированном тасманийском волке», — говорит Фридлендер.
Исследователи выделили и очистили 81,9 млн и 223,6 млн фрагментов РНК из мышц и кожи тилацина, соответственно. После удаления дубликатов и очень коротких последовательностей было выделено 1,5 млн. последовательностей РНК из мышечной ткани и 2,8 млн. последовательностей из кожи.
По словам соавтора работы Эмилио Мармоль-Санчеса (Emilio Mármol-Sánchez), специалиста по вычислительной биологии из Стокгольмского университета, РНК дает информацию о том, как изменяется экспрессия генов в разных тканях.
В образцах мышц исследователи обнаружили последовательности, соответствующие 236 генам, включая те, которые кодируют актин и титин — белки, позволяющие мышцам растягиваться и сокращаться. В образцах кожи были обнаружены последовательности, соответствующие 270 генам, включая тот, который кодирует структурный белок кератин.
Древние вирусы
Исследователи также обнаружили небольшое количество молекул РНК вирусов, которые жили в тасманийском волке или заражали его. По словам Ханнеса Шредера (Hannes Schroeder), исследователя древней ДНК из Копенгагенского университета, возможность отследить и восстановить эти молекулы открывает путь к изучению древних вирусов.
Изучение древних ДНК хорошо налажено, но секвенирование древних РНК еще недостаточно развито, говорит Оливер Смит. — «Это исследование дает новую жизнь области, которая пока недооценена». Он надеется, что в будущем в исследованиях ископаемых останков будет регулярно использоваться секвенирование не только ДНК, но и РНК.