Секвенирование ДНК отдельных мышиных сперматозоидов указало на «предпочтения» кроссинговера

Секвенирование ДНК отдельных мышиных сперматозоидов указало на «предпочтения» кроссинговера

Британские исследователи использовали технологию секвенирования ДНК одиночных клеток для того, чтобы детектировать кроссинговеры в сперматозоидах мыши и разобрались, какие факторы влияют на их формирование. Сравнив потенциальные горячие точки на ДНК, в которых он мог произойти, авторы статьи в Science пришли к выводу, что кроссинговеры «предпочитают» происходить в симметричных горячих точках с GC-обогащенным контекстом, расположенных вблизи от теломер. Еще одним важным критерием оказалось то, какой из вариантов белка PRDM9 участвует в формировании горячей точки и на какой из гомологичных хромосом она расположена.
 206 •
  0
26.03.2019

Несмотря на растущие возможности и доступность генетических технологий, создание кроссинговерных карт — точек, в которых хромосомы обменялись участками во время образования половой клетки, — по прежнему остается проблемным. Обычно места обмена ищут, сравнивая геномные последовательности родителя и его ребенка. Две хромосомы родителя отличаются друг от друга в отдельных точках. Увидев на хромосоме ребенка подряд участки, «пришедшие» разных хромосом родителя, можно сказать, что кроссинговер произошел где-то между ними. Точность такого определения места кроссинговера, соответственно, зависит от промежутка между такими точками.

Группа британских исследователей решила модифицировать этот подход и выбрала для секвенирования не детей, а отдельные сперматозоиды. Для описанной задачи принципиальная разница между ними заключается только в количестве ДНК для анализа. В последнее время аккуратность секвенирования ДНК одиночных клеток значительно улучшилась, что и позволило исследователям использовать эту технологию. На роль донора спермы авторы выбрали самца мыши, родители которого принадлежали к разным породам. В итоге Аньяли Гупта Хинч (Anjali Gupla Hinch) и ее коллеги отсеквенировали 217 мышиных сперматозоидов и нашли в них 2649 кроссинговеров со средним разрешением в 916 пар оснований.

Кроме создания карты кроссинговеров, исследователи также постарались разобраться в закономерностях их распространения. Кроссинговеры обычно происходят на хромосомах не случайным образом, а в основном в местах связывания белка PRDM9, так называемых горячих точках кроссинговера. В этих местах он иницирует появление двуцепочечных разрывов на ДНК. Они необходимы для запуска кроссинговера, но далеко не во всех точках таких этот запуск происходит: многие разрывы клетка чинит без обмена материалом между хромосомами. Кроме того, разные аллели PRDM9 могут предпочитать садиться на разные участки ДНК. Чтобы иметь возможность сравнить разные варианты, у матери донора ее ген PRDM9 был заменен на человеческий вариант, тогда как у отца в геноме оставили типичную для его породы аллель. В результате у донора в геноме оказались оба варианта.

При помощи технологии ChiP-Seq авторы статьи разметили на примере других сперматозоидов той же мыши потенциальные горячие точки и посмотрели, какие из них оказались задействованы в найденных кроссинговерах. Исследователи обнаружили четыре фактора, комбинации которых сильно повышали шанс горячей точки превратиться в настоящий кроссинговер. Это симметричное расположение на обеих гомологичных хромосомах, близость к теломерам, повышенная доля GC-пар вокруг горячей точки и использование мышиного варианта PRDM9, а не человеческого.

Если оба гомолога имели хорошую "горячую точку" в одном и том же месте, шанс увидеть в этом месте кроссинговер был выше, чем если в одном из гомологов в этом месте была "слабая" горячая точка, в которой BRDM9 связывался хуже. GC-состав вокруг точки и ее удаленность от теломер тоже играли роль в формировании кроссинговеров.

Hinch et al. / Science, 2019

Кроме этого исследователи обнаружили, что, в отличие от человеческого варианта, мышиный PRDM9 имеет предпочтения при выборе хромосомы и чаще связывается с участками ДНК на хромосоме, полученной от мыши другой породы. Авторы объяснили такую диспропорцию тем, что иметь в геноме места, которые слишком сильно «нравятся» PRDM9 — опасно, потому что это может спровоцировать мутации. Поэтому внутри отдельной породы из генома постепенно убираются участки, к которым характерный для них вариант PRDM9 особенно «привязан». Человеческий вариант PRDM9, к которому обе породы мышей-родителей были одинаково неприспособлены, показал гораздо меньшую разборчивость: он с примерно одинаковой частотой инициировал двуцепочечные разрывы на одной или другой гомологичной хромосоме.

Недавно мы писали про аналогичное исследование по классической методе, в котором оказалась задействована половина населения Исландии. Авторы этой работы обнаружили, что двуцепочечные разрывы и кроссинговер действительно имеют ярко выраженный мутагенный эффект.

Источник: nplus1.ru

Актуальное

Главное


Партнеры

Все партнеры