У одноклеточного планктона из группы динофлагеллятов оказался очень необычно организованный геном. Результаты научной работы, в которой принимали участие учёные из Саудовской Аравии, США и Германии, расширяет наше представление о том, как может выглядеть геном эукариотов.
Исследователи изучали строение генома кораллового симбионта Symbiodinium microadriaticum. Этот геном уже был секвенирован и собран в сегменты, т.н. скаффолды, но на уровне хромосом сборка ещё не проводилась.
Учёные использовали технику Hi-C, чтобы определить взаимодействие частей хроматина – комбинации ДНК и белков, составляющих хромосом. Таким образом они хотели понять, как скаффолды соединялись в хромосомы (определить их конформацию) как в пространственном, так и в структурном смысле.
Неожиданно оказалось, что гены планктона организовывались в виде перемежающихся однонаправленных блоков. По словам Октавио Салазара, постдока из Научно-технологический университета имени короля Абдаллы, одного из ведущих авторов исследования, такая структура кардинально отличается от всего, что можно наблюдать у других организмов. Обычно гены в хромосоме выстраиваются случайным образом. В данном же случае они были строго ориентированы то в одну, то в другую сторону, перемежаясь друг с другом, и границы блоков были чётко видны в данных по взаимодействию хроматинов.
Такая организация генома сказалась и на его трёхмерной структуре. Также интересно, что она, судя по всему, зависит от транскрипционной активности. Когда исследователи обработали клетки химическим веществом, блокирующим транскрипцию генов, характерные структурные блоки исчезли.
Это, по-видимому, связано с тем фактом, что у данного планктона очень мало факторов, влияющих на транскрипцию, и они не реагируют на изменение окружающей среды изменением экспрессии генов. Пока непонятно, адаптируются ли они при помощи утери или приобретения хромосом, или при помощи эпигенетических модификаций структуры – учёные планируют выяснить это в дальнейшем.
Также неясно, откуда взялась такая необычная структура генома. Динофлагелляты используют очень мало гистонов, а вместо них применяют давно вошедшие в свой геном вирусные белки. Предстоит выяснить, есть ли связь между этими фактами.
Исследование показывает, что иногда ожидания и разные догмы, выработанные на основе изучения других эукариотов, дают сбой. Природа может работать совершенно не так, как предполагали учёные, и во время эволюции могло реализоваться очень много разных возможностей.
