圣彼得堡国立大学生物学家对所有遗传物质去除案例进行了系统化处理
圣彼得堡国立大学的生物学家们首次对生物体细胞中所有已知的选择性去除遗传物质的案例进行了系统化。这项研究将有助于了解基因组的可塑性,所获得的数据可能有助于治疗与染色体数量增加有关的疾病。
该项研究由俄罗斯科学基金会提供资金,研究结果发表在Biological Reviews杂志上。
生物体细胞中的遗传物质被认为是极其保守的:这对于遗传信息从一代传到下一代至关重要。基因组稳定性的变化会导致一些不可逆的后果,比如与癌变和生物体死亡。然而,文章第一作者、圣彼得堡国立大学初级研究员德米特里·德杜赫指出,对一些生物体来说,遗传物质的去除是一种正常情况。
![文章的作者:圣彼得堡国立大学细胞学和组织学系副教授阿拉·克拉西科娃以及细胞核结构与动力学实验室初级研究员德米特里·德杜赫](https://chinese.spbu.ru/sites/default/files/styles/image1250/public/2023-11/20210922_news_1.jpg?itok=9WZPyiA5)
这种现象已经在广泛的生物体中被发现,从单细胞生物到哺乳动物。其中包括纤毛虫纲、各种无脊椎动物(寄生线虫、桡足类、腿足类、介壳虫、菇蚊等)和脊椎动物(八目鳗和盲鳗、所有已知的雀形目(鸣禽),甚至袋狸、负鼠和某些种类的刺毛鼠)中发现了遗传物质的去除。此外,这种现象已经在植物和动物的种间杂种中也有观察到,也可以由某些寄生元素引起,比如Wolbachia属的内共生细菌,也可能由某些附加染色体引起。遗传物质的选择性去除既包括去除染色体内的某些序列,也包括去除整个染色体,甚至是完整的母系或父系染色体组。根据德米特里·德杜赫的说法,在所有这些动物中,遗传物质的去除发生在发育的某些阶段,非但不会降低生存能力,反而成为生存所需。
对一些生物体来说,遗传物质的去除是一种正常情况
"在我们的论文中,我们描述了各组生物体中最熟为人知的例子,指出了导致去除部分遗传物质的详细机制。在早期的概述中没有对很多去除遗传物质的案例进行研究,这也使我们的工作成为同类研究中最全面的。我们发现,尽管要清除的目标DNA序列的结构存在差异,许多清除案例都具有类似的阶段,在这些阶段中会发生遗传物质的识别、标记、空间分离、清除和衰减",共同作者、圣彼得堡国立大学副教授阿拉·克拉西科娃强调。
德米特里·德杜赫指出,这项研究对生物学和生物医学各领域的专家来说非常重要。了解去除遗传物质的过程对解决当前农业和水产养殖业的问题很有帮助。同时,这些发现有可能被用于生物医学,包括治疗与染色体数量增加有关的疾病。系统化信息的另一个应用是研发编辑基因组和染色体组的替代方法。
![在Pelophylax esculentus群体的青蛙杂交发生过程中消除一个亲本基因组的机制](https://chinese.spbu.ru/sites/default/files/styles/image1250/public/2023-11/20210922_news_2.jpg?itok=hhp48rO3)
‘"虽然120多年前就发现了遗传物质的选择性去除现象,但目前还没有完全了解在绝大多数具有这种现象的生物体中,DNA序列究竟是如何被识别和去除的”,德米特里·德杜赫说:"我们的目的是要证明,遗传物质的去除是一个极其普遍和被低估的现象,需要进行细致的研究。”
“青蛙群体种间杂交的配子过程中一个亲本基因组的选择性淘汰机制”的研究是在俄罗斯科学基金会第20-74-00030号经费支持下进行的(项目负责人:生物学副博士德米特里·维克多洛维奇·德杜赫)。
这篇论文中既介绍了圣彼得堡国立大学科学家在俄罗斯科学基金会的资助下进行研究的成果,也对基因组序列选择性消除领域的主要专家的工作进行了归纳总结。