Учёные обнаружили древние «переключатели» ДНК в растениях возрастом 400 миллионов лет

Исследователи из Лаборатории в Колд-Спринг-Харбор и их коллеги со всего мира обнаружили более 2,3 миллиона регуляторных последовательностей ДНК, которые сохранились в геномах 314 растений из 284 видов. Эти последовательности, известные как консервативные некодирующие последовательности (CNS), были найдены с помощью нового вычислительного инструмента Conservatory.

Некоторые из этих «переключателей», управляющих активностью генов, оказались чрезвычайно древними. Учёные нашли свидетельства того, что определённые последовательности возникли ещё до того, как цветковые растения отделились от своих нецветущих предков более 400 миллионов лет назад.

Исследование, опубликованное в журнале Science, также выявило три ключевых правила эволюции регуляторной ДНК в растениях: порядок CNS вдоль хромосомы остаётся стабильным, при перестройках генома они могут связываться с другими генами, а древние CNS часто сохраняются после дупликации генов.

Постдок CSHL и соавтор работы Анат Хендельман отметила:

Разбор и генетическое редактирование этих CNS подтвердили, что они необходимы для функций развития.

Руководитель исследования Закари Липпман объяснил:

Мы не просто нашли CNS с помощью этого инновационного подхода. Мы обнаружили, что новые регуляторные последовательности часто происходят от старых CNS, которые были модифицированы после дупликации генов. Это помогает объяснить, как возникают новые регуляторные элементы.

Проект Conservatory создал, по словам учёных, «всеобъемлющий атлас регуляторной консервации у растений», который может быть использован для изучения эволюции и для более эффективного выведения сельскохозяйственных культур, устойчивых к засухе и другим стрессам.

ИИ: Это фундаментальное открытие не только проливает свет на глубокую эволюцию жизни, но и открывает новые, более точные пути для генетической модификации растений, что крайне актуально в условиях меняющегося климата и растущего населения планеты.