Организм, который разбивает и восстанавливает свой собственный геном

Источник: Physorg

Исследователи Принстонского Университета (США) обнаружили, что живущий в прудах одноклеточный организм Oxytricha trifallax имеет замечательную способность разбивать собственную ДНК на почти четверть миллиона кусочков и быстро собрать ее снова. Организм сохраняет свой геном в качестве кусочков мозаики. Во время спаривания с себе подобным, организм ведет поиск среди всех этих беспорядочных генов и восстанавливает ДНК из более чем 225 тысяч крошечных нитей. На восстановление уходит примерно 60 часов. Как отмечает старший автор исследования профессор Лаура Ландвебер, способность разобрать и быстро собрать свои собственные гены является необычно сложной для любой формы жизни. То, что такая сложная функция существует в таком простом организме, доказывает истинное разнообразие жизни на планете. Правда, есть и другие примеры геномных паззлов, но Oxytricha trifallax является лидером в этой области.

Организм является моделью, которая может помочь в понимании того, как хромосомы разваливаются и собираются у животных и человека при раке. Профессор Ландвебер отмечает, что Oxytricha trifallax значительно отличается от других микроорганизмов. Его единственная клетка довольно велика — примерно в 10 раз больше обычной человеческой клетки. Кроме того, в ней содержится два ядра. В большинстве одноклеточных микробов ядро одно, оно регулирует внутреннюю деятельность клетки и, как правило, содержит ДНК, которая передается потомкам во время воспроизведения. Но единственная клетка Oxytricha trifallax сохраняет активную ДНК в рабочем ядре, и использует второе ядро для хранения генетического материала, который перейдет к следующему поколению.

Геном в этом втором ядре подвергается демонтажу и реконструкции для производства нового рабочего ядра в клетках — потомках. Что еще необычно, Oxytricha использует спаривание исключительно для обмена частями ДНК, а не для воспроизводства. В этом процессе каждая клетка заменяет свои стареющие гены новыми генами и частями ДНК от своего партнера. Вместе две клетки создают новые рабочие ядра с новыми наборами хромосом. Такое омолаживание и диверсификация генетического материала очень хорошо для организма. Сортировка генов происходит при помощи миллионов некодирующих молекул РНК, которые маркируют куски мозаики и составляют их в правильном порядке. По словам профессора Ландвебера, способность Oxytricha trifallax защищать ДНК через процесс шифрования и повторной сборки обеспечивают организму исключительное благополучие по всему миру.