В ДНК древних растений нашли 2,3 млн регуляторных последовательностей, сохранившихся сотни миллионов лет

Генетики обнаружили масштабную консервацию регуляторной ДНК у растений, о существовании которой спорили десятилетиями.

Новое исследование Лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL), опубликованное в журнале Science, выявило более 2,3 миллиона консервативных некодирующих последовательностей (КНП) в 314 геномах 284 видов растений.

Исследователи использовали разработанный ими вычислительный инструмент Conservatory и установили, что некоторые из этих участков появились ещё до расхождения цветковых и нецветковых растений более 400 миллионов лет назад.

Задача команды заключалась в детальном сравнении порядка и состава генетических групп на сотнях геномов — от предка к потомку. Анат Хендельман, один из первых авторов работы, отметил, что найденных КНП оказалось гораздо больше, чем ожидали исследователи: «Анализ и генетическое редактирование КНП подтвердили, что они необходимы для функций развития», — приводит слова Хендельмана статья.

Авторы выделяют три ключевых принципа эволюции центромерных последовательностей у растений. Во-первых, хотя расстояния между такими последовательностями могут меняться, их порядок на хромосоме остаётся стабильным. Во-вторых, при перестройках генома центромерные последовательности начинают ассоциироваться с другими генами. И, наконец, древние центромерные участки, как правило, сохраняются при дупликации генов — важном механизме формирования геномов и семейств генов у растений.

По словам Липпмана, именно это явление осложняло обнаружение регуляторных последовательностей теми же методами, которые успешно применяли для животных.

«Мы не просто нашли регуляторные последовательности с помощью инновационного подхода. Мы обнаружили, что новые регуляторные элементы часто происходят от старых, модифицированных после дупликации генов. Это помогает объяснить, как возникают новые регуляторы», — отметил он.

Проект Conservatory дал биологам «полный атлас регуляторной консервации растений», включающий десятки сельскохозяйственных культур и их диких предков. Это ресурс, который пригодится селекционерам в решении задач, связанных с засухой и продовольственной безопасностью, но, как подчёркивают авторы, его значение выходит далеко за пределы сельского хозяйства.

По словам Липпмана, результаты открывают «новое окно в эволюцию жизни на протяжении геологических эпох» и дают инструменты для более целенаправленного изменения свойств сельскохозяйственных культур.

[Фото: Zachary Lippman/CSHL]

Источник: Научная Россия