Промяната на хромозомния номер на едно животно може да отнеме милиони поколения, за да се случи в природата в хода на еволюцията – и сега учените са успели да направят същите тези промени в лабораторни мишки в миг на око.
Използването на новия метод Стволови клетки Редактирането на гени е голямо постижение и екипът се надява, че ще разкрие повече за това как хромозомните пренареждания влияят върху начина, по който животните се развиват с течение на времето.
Именно в хромозомите – протеиновите и ДНК вериги вътре в клетките – намираме нашите гени, наследени от нашите родители и смесени заедно, за да ни направят това, което сме.
За бозайници като мишки и ние, хората, хромозомите обикновено идват по двойки. Има изключения, както в случая със зародишните клетки.
Обикновено неоплодените ембрионални стволови клетки са най-доброто място за започване на подправяне на ДНК. Въпреки това, липсата на този допълнителен набор от хромозоми, осигурен от сперматозоидите, лишава клетките от важна стъпка в преговорите за гените, с които хромозомите ще бъдат маркирани като активни за задачата за изграждане на тялото.
Този процес – наречен импринтинг – е пречка за инженерите, които искат да преструктурират големи части от генома.
„Геномният импринтинг често се губи, което означава, че информацията за това кои гени трябва да бъдат активни се губи в хаплоидните ембрионални стволови клетки, ограничавайки плурипотентността и генното инженерство,“ казва Биологът Ли-Бин Уанг от Китайската академия на науките.
„Наскоро открихме, че като изтрием три отпечатани области, можем да създадем последователен, подобен на сперматозоиди модел на отпечатване в клетките.“
Без тези три нормално отпечатани области би било възможно постоянно сливане на хромозоми. В своите експерименти изследователите комбинират две от хромозомите със среден размер (4 и 5) и две от най-големите хромозоми (1 и 2) в две различни посоки, което води до три различни подредби.
Сливането на хромозоми 4 и 5 беше най-успешното по отношение на предаването на генетичния код на потомството на мишки, въпреки че възпроизвеждането беше по-бавно от обикновено.
Едно от първото и второто сливане не произведе потомство от мишки, докато другото създаде потомство от мишки, които са по-бавни, по-големи и по-тревожни от тези, произведени от сливането на хромозоми 4 и 5.
Според изследователите намаляването на плодовитостта се дължи на това как хромозомите се разделят след подреждане, което не се случва по естествен начин. Това показва, че хромозомното пренареждане е критично репродуктивна изолация Съществена част от способността на вида да се развива и да остане отделен.
„Лабораторната домашна мишка е запазила стандартния 40-хромозомен кариотип – или пълната картина на хромозомите на организма – след повече от 100 години изкуствено размножаване,“ казва Биологът Джи-Кун Ли, също от Китайската академия на науките.
„Въпреки това, за по-дълги периоди от време промените в кариотипа, дължащи се на хромозомни пренареждания, са чести. Гризачите имат 3,2 до 3,5 пренареждания на милион години, докато приматите имат 1,6.“
За да поставим това в контекст, редките скокове в хромозомните пренареждания помогнаха да се насочат еволюционните пътища на нашите предци. Хромозомите, които остават разделени при горилите, например, се комбинират в една в нашия човешки геном.
Тези видове промени могат да се появят веднъж на няколкостотин хиляди години. Въпреки че генетичните модификации, направени тук в лабораторията, са в сравнително малък мащаб, доказателствата сочат, че те биха могли да имат някои драматични ефекти върху участващите животни.
Все още е рано — и това все пак е научно начало — но тогава може да има възможност да се коригират неправилно подредени или деформирани хромозоми в човешките кръвни линии. Знаем, че при индивидите хромозомното сливане и транслокациите могат да доведат до здравословни проблеми, включително детска левкемия.
„Експериментално демонстрирахме, че събитието на хромозомно пренареждане е движещата сила зад еволюцията на видовете и е важно за репродуктивната изолация, осигурявайки потенциален път за широкомащабно ДНК инженерство при бозайници,“ казва Моята.
Търсенето е публикувано в науки.
„Тотален фен на Twitter. Нежно очарователен почитател на бекона. Сертифициран специалист по интернет.“
More Stories
Бактерии, невиждани досега на Земята, са открити на Международната космическа станция
Сравнение на търговския екипаж на НАСА Boeing Starliner и SpaceX Dragon
Гледайте как астронавтите на SpaceX Crew-8 преместват своя Dragon на Международната космическа станция на 2 май