Tajemství stavby a evoluce holocentrických chromozómů
Mezinárodním tým vědců, mezi nimiž byli i odborníci z Biologického centra AVČR v Českých Budějovicích a Ústavu experimentální botaniky v Olomouci, získal první ucelený vhled do uspořádání genetické informace rostlin s holocentrickými chromozómy. Jejich výsledky zveřejnil prestižní vědecký časopis Cell.
Dědičná informace je v buňkách živočichů a rostlin uložena v molekulách DNA, která je společně s proteiny sbalená do útvarů nazývaných chromozómy. Když se buňka dělí, musí se rozdělit také chromozómy – nejdříve se zkopírují a každá ze dvou nových buněk dostane právě jednu kopii. K tomu účel má každý chromozóm specifickou oblast, tzv. centromeru, na kterou se během buněčného dělení připojují vlákna transportující jednotlivé kopie chromozómů do dceřiných buněk. Chromozómy většiny rostlin, stejně tak jako člověka, mají centromeru v jediném místě (monocentrické chromozómy, viz obrázek). Existuje ale i alternativní uspořádání, kdy je centromera rozdělěna do velkého počtu krátkých úseků roztroušených po celé délce chromozómu (holocentrické chromozómy). Zatímco genomů rostlin s monocentrickými chromozómy již byla přečtena celá řada, informace o holocentrických druzích doposud chyběla.
Mezinárodnímu týmu pod vedením André Marquese z Ústavu Maxe Plancka v Německu, jehož členy byli i pracovníci Laboratoře molekulární cytogenetiky rostlin – Biologického Centra, se podařilo sestavit kompletní sekvence genomů tří holocentrických druhů rostlin z rodu hrotnosemenka (Rhynchospora) a jejich blízce příbuzného monocentrického druhu sítiny rozkladité (Juncus effesus). Analýza těchto genomů odhalila, že holocentrická organizace chromozómů s sebou přináší velké změny v architektuře genomu jak na úrovní samotné sekvence DNA, tak s ohledem na epigenetické značky a schopnosti chromozómových přestaveb. Práce také přinesla důležité poznatky o evoluci a determinaci centromer, což byl jeden z příspěvků týmu z Biologického centra. Ten zjistil, že fragmenty centromerických úseků mohou být po genomu roznášeny jako součást sekvence specifického typu mobilních elementů nazývaných Helitrony.
Publikace: Hofstatter P.G., Thangavel G., Lux T., Neumann P., Vondrak T., Novák P., Zhang M., Costa L., Castellani M., Scott A., Toegelová H., Fuchs J., Mata-Sucre Y., Dias Y., Vanzela A., Huettel B., Almeida C.C.S., Šimková H., Souza G., Pedrosa-Harand A., Macas J., Mayer K., Houben A., Marques A. (2022) Repeat-based holocentromeres influence genome architecture and karyotype evolution Cell 185: 1-16. DOI: 10.1016/j.cell.2022.06.045
Další informace (anglicky): Tisková zpráva MPI, vysvětlující video (cca 5 min)
