Die Sequenzierung stellt die Chromosomen von Fleischfressern in einen Kontext

Studien, die Tiergenome vergleichen, konzentrieren sich im Allgemeinen auf die DNA-Sequenz selbst. Eine neue Studie von Forschern der University of California, Davis, zeigt, wie das dreidimensionale Gerüst von Chromosomen über mehrere Arten von Fleischfressern hinweg verwandt ist, und bietet einen neuen Ansatz der „vergleichenden Gerüsttypisierung“, der verwendet werden könnte, um verwandte Gene über Arten und Orte hinweg zu identifizieren sie im Kontext. Die Arbeit, veröffentlicht in der Woche vom 21. Februar in Proceedings of the National Academy of Scienceszeigt auch die Leistungsfähigkeit großer Genomsammlungen wie dem Vertebrate Genomes Project und dem Earth BioGenome Project.

Die Forscher Marco Corbo, Joanna Damas und Professor Harris Lewin vom UC Davis Genome Center and Department of Evolution and Ecology verwendeten zusammen mit Madeline Bursell von der Brigham Young University und der Smithsonian Institution eine Technik namens Hi-C oder Chromatin Conformation Capture Sequencing zur Identifizierung die dreidimensionale Form von Chromosomenbereichen bei 11 Fleischfresserarten aus drei Familien. Sie waren: Nebelparder, Leopard, Tiger, Gepard und Puma; Dingo, Afrikanischer Wildhund und Rotfuchs; Schwarzbär, Eisbär und Grizzlybär. Die Forschung stützte sich auf Daten des Vertebrate Genomes Project, das mit dem Earth BioGenome Project verbunden ist.

Chromosomen bestehen aus Chromatin, das sowohl Proteine ​​als auch DNA enthält. Die Struktur von Chromatin ist auf mehreren Ebenen organisiert: DNA selbst kann Schleifen bilden; diese können in topologische assoziierte Domänen organisiert werden; diese Domänen bilden Kompartimente; und schließlich bilden Kompartimente Territorien innerhalb des Chromosoms.

Konservierte Chromosomenstruktur

Diese Hi-C-Analyse betrachtete Anordnungen auf der Ebene des Chromosomenkompartiments. Es zeigt, welche Gene im dreidimensionalen Raum im Zellkern räumlich nahe beieinander liegen. Die physische Nähe kann beeinflussen, wie Gene ein- oder ausgeschaltet werden, selbst wenn sie in Bezug auf die DNA-Sequenz relativ weit entfernt sind.

Das Team fand heraus, dass bei orthologen oder durch Abstammung verwandten Genen die 3D-Chromatinstrukturen sowohl innerhalb als auch zwischen den drei Fleischfresserfamilien trotz 50 Millionen Jahren Evolution und Chromosomenumlagerungen hochgradig konserviert waren. Dies deutet darauf hin, dass diese Gene für wichtige Genomfunktionen kodieren.

„Comparative scaffotyping“ nennen die Autoren diesen Ansatz, dreidimensionale Strukturen in Chromosomen zu vergleichen. Der Ansatz könnte es einfacher machen, verwandte Gene über Tier- und Pflanzengruppen hinweg zu identifizieren und sie in ihren richtigen Kontext einzuordnen.

Ziel des im November 2018 gestarteten Earth BioGenome Project ist es, einen vollständigen DNA-Sequenzkatalog aller 1,8 Millionen benannten Pflanzen-, Tier- und Pilzarten sowie einzelliger Eukaryoten bereitzustellen. Das Ziel des Vertebrate Genomes Project ist es, nahezu fehlerfreie Referenz-Genomanordnungen aller 66.000 existierenden Wirbeltierarten zu generieren, die es ermöglichen, zu untersuchen, wie Gene zur Evolution und zum Überleben dieser Arten beigetragen haben.