Темные области генома могут управлять эволюцией новых видов
Долгое время биологи считали сателлитную ДНК «геномным мусором», но теперь все изменилось. Ученые показали, что этот вид генетического материала может помочь животным создавать новые виды
Только 1% из 3 миллиардов нуклеотидов в геноме человека образует белки, определяющие такие черты, как цвет глаз и рост. Другие участки ДНК могут указывать организму, сколько копий белка необходимо создать, или какие гены когда включить, а когда выключить. Тем не менее, почти 10% генома человека состоит из длинных повторяющихся участков сателлитной ДНК — ученые в течение многих лет считали, что это «бесполезные» для организма области генома, но теперь их представление начинает меняться.
В работе 2018 года исследователи Массачусетского технологического института (MIT) обнаружили, что часть этой ДНК служит важной цели: она организует генетический материал в ядре клетки. Это исследование показало, что определенные белки захватывают молекулы ДНК и размещают их в плотно упакованных пучках хромосом, называемых хромоцентрами. Биологи обнаружили, что сателлитная ДНК подсказывает этим цепким белкам, как связывать и организовывать хромосомы.
В новом исследовании авторы статьи 2018 года обнаружили еще одну роль сателлитной ДНК: стимулирование видообразования. Команда ученых исследовала фертильность плодовых мух Drosophila melanogaster. Когда исследователи удалили ген, кодирующий белок под названием prod, который связывается с сателлитной ДНК, образуя хромоцентры, хромосомы насекомых за пределами ядра начали распадаться. Не имея возможности правильно организовать хромосомы, мухи погибли.
Так почему же это означает, что сателлитная ДНК может стимулировать видообразование? Биологи подозревают, что если такая ДНК быстро эволюционирует и два существа будут производить разные белки, связывающие сателлитную ДНК, они не смогут создать здорового потомства. Поскольку белки, связывающие хромоцентр, и сегменты сателлитной ДНК эволюционируют по-разному в отдельных популяциях или видах, эта несовместимость может возникнуть довольно быстро.
Статья исследователей опубликована в журнале Molecular Biology and Evolution.