Учёные раскрыли происхождение крошечных центромер дрожжей

Учёные выяснили, что крошечные центромеры дрожжей произошли от древних «прыгающих генов» — ретротранспозонов. Это объясняет, как эволюция превратила паразитическую ДНК в жизненно важный механизм для деления клеток.

Центромеры — это участки хромосом, к которым во время деления клетки прикрепляется белковый комплекс, разделяющий генетический материал. Хотя эта функция универсальна, структура центромер у разных организмов сильно различается. Например, у дрожжей они исключительно малы и точны, что десятилетия ставило учёных в тупик.

Исследовательская группа под руководством Андреа Музаккио из Института молекулярной физиологии Макса Планка и Джефа Боуке из Медицинской школы Нью-Йоркского университета обнаружила промежуточную форму — «прототочечную» центромеру. Она связывает современные миниатюрные центромеры дрожжей с их более сложными предками, содержавшими фрагменты мобильных генетических элементов.

Мы нашли ранее неизвестные центромеры у родственных видов дрожжей, которые выглядят как промежуточная стадия между большими, богатыми повторами центромерами и крошечными у пивных дрожжей. ДНК в этих центромерах связана с классом «прыгающих генов», — пояснил первый автор исследования Макс Хаазе.

Это открытие даёт конкретное генетическое объяснение «парадоксу центромер» — явлению, когда жизненно важный механизм клетки остаётся консервативным, а кодирующая его ДНК меняется очень быстро. Работа показывает, как «эгоистичная» или паразитическая ДНК может быть «приручена» эволюцией и превращена в ключевой элемент хромосомной организации.

Следующим шагом учёных станет изучение того, как белковый комплекс, распознающий центромеры, адаптируется к таким резким изменениям в ДНК в ходе эволюции.