Центромеры — это участки ДНК, за которые клеточный «скелет» (веретено деления) захватывает хромосомы, чтобы растащить их по двум дочерним клеткам. Механизм этого процесса удивительно однотипен у всех организмов — от дрожжей до человека. Но сама центромерная ДНК эволюционирует стремительно, и это противоречие давно известно как «центромерный парадокс».
Самый яркий пример — «точечные» центромеры пекарских дрожжей. Они крошечные и невероятно точные, что выглядит как биологическая аномалия на фоне остального живого мира. Как они могли возникнуть?
Команда исследователей под руководством Андреа Музаккьо из Института молекулярной физиологии Макса Планка в Дортмунде (Германия) и Джефа Беке из Медицинской школы Нью-Йоркского университета (США) нашла ответ. В статье, опубликованной в научном журнале Nature, они описывают открытие «прото-точечной» центромеры — недостающего звена, которое связывает крошечные центромеры современных дрожжей с их более сложными предками.
Ученые обнаружили у родственных видов дрожжей неизвестные ранее центромеры, которые выглядят как промежуточная стадия эволюции — нечто среднее между крупными повторяющимися центромерами предков и миниатюрными современными. Анализ показал, что эти участки ДНК произошли от класса «прыгающих генов» — мобильных элементов, называемых ретротранспозонами.
Оказалось, что паразитические фрагменты ДНК, которые когда-то считались «генетическим мусором», были приручены эволюцией и превратились в структуру, без которой невозможно деление клетки.
Центромеры дрожжей стали первыми центромерами, чья функциональная ДНК была выделена и изучена еще в начале 1980-х годов. Но вопрос о происхождении этих крошечных структур оставался открытым почти полвека.
Теперь ученые планируют выяснить, как кинетохор — белковый механизм, который распознает центромеры, — приспосабливается к столь радикальным изменениям в структуре ДНК в ходе эволюции. Они также ищут другие случаи, когда транспозоны были использованы для построения хромосомных структур, чтобы понять, насколько распространены такие геномные инновации.
Ранее Наука Mail рассказывала, что бег на дальние дистанции ускоряет старение клеток крови.
