07.09.2007

Обнаружено сосуществование двух геномов в одном ДНК

Учёные из университета Рочестера и института Крейга Вентера (JCVI) обнаружили в геноме плодовой мушки дрозофилы Drosophila ananassae полную копию генома бактерии-паразита Wolbachia.

Бактерия вольбахия проживает в цитоплазме клеток хозяина и известна тем, что научилась тонко регулировать размножение, развитие и даже эволюцию своих хозяев. Поэтому ее часто называют "микробом-манипулятором" или "повелителем мух" (так как проживает в клетках насекомых).

"Сначала мне это показалось просто невозможным, - говорит Джек Уэррен профессор биологии из университета Рочестера, руководивший исследованием, - Этот паразит "обжился" в клетках почти 70% беспозвоночных Земли. А сейчас мы нашли, по крайней мере, один биологический вид, в котором весь или почти весь геном бактерии встроился в геном хозяина, то есть геном хозяина содержит закодированную информацию о двух совершенно разных видах".

Исследование началось с того, что Джули Даннинг-Хотопп из JCVI обнаружила, что некоторые гены вольбахии комбинируются с генами дрозофилы, как будто они являются частями одного генома.

Майкл Кларк - научный сотрудник университета Рочестера поселил колонию Drosophila ananassae в лаборатории, чтобы вместе с Уэрреном понять, в чём секрет.

Чтобы удалить геном паразита из генома дрозофилы Кларк попробовал "вылечить" мушек самым простым антибиотиком, убивающим вольбахию. Какого же было его удивление, когда во время повторных тестов ДНК он снова обнаружил её гены.

"В течение нескольких месяцев, я думал, что в чём-то ошибаюсь, - говорит Кларк, - я даже предположил, что выработалась устойчивость к антибиотику, ведь каждый ген вольбахии я обнаруживал вновь и вновь. Когда же я, наконец, взял ткани, которые оставил в покое несколько месяцев назад, то саму вольбахию не обнаружил".

Но, несмотря на то, что Кларк избавил дрозофилу от паразита, геном её по-прежнему сохранил гены паразита. Затем Кларк обнаружил, что гены вольбахии наследуются, как и "нормальные" гены мушки. В свою очередь Даннинг-Хотопп показала, что некоторые гены передаются и незаражённым особям, что может означать, что они используются для создания белков бактерии.

Уэррен предполагает, что паразитарные гены могли бы встроиться в ДНК хозяина не намеренно. Вполне возможно, что обрывки ДНК вольбахии могли попасть в ядро клетки, где вошли в состав "основной" ДНК. Но интеграция полного генома остаётся под вопросом.

Сейчас Уэррен и Кларк пытаются понять, в чём преимущество встраивания такого большого куска ДНК для дрозофилы, возможно, "чужие" гены предоставляют хозяину какие-то новые возможности.

Авторы предполагают, что горизонтальная передача генов (передача генов между видами, не являющимися родственными), происходит между бактериями и многоклеточными организмами в нашем мире значительно чаще, чем предполагалось ранее.

Предыдущие исследования выявляли случаи передачи генов паразита хозяину, однако они рассматривались как аномальные. Например, ДНК какой-нибудь бактерии, найденная в геноме нематод, могла быть исключена из генома, так как генетики предположили, что это своего рода "загрязнение". Данное исследование должно изменить взгляд генетиков на подобные явления.

Расшифровка молекулярно-генетических механизмов манипуляций, осуществляемых вольбахией со своими хозяевами, даст человеку мощные новые средства воздействия на живые организмы и природу в целом.

Источники:

1. podrobnosti.ua
2. MEMBRANA