Полностью расшифрован геном собаки
|
Консорциум генетиков завершил расшифровку генетического кода собаки — породистого боксера. В процессе работы была также составлена карта однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) собачьего генома.
Как сообщает New Scientist, общий размер генома собаки составляет 2,4 млрд нуклеотидов (у человека 3,1 млрд), которые собраны в 39 пар хромосом (у человека 23).
На самом деле первая расшифровка генома собаки — пуделя Шэдоу (Shadow) — была выполнена два года назад под руководством генетика-предпринимателя Крейга Вентера (Craig Venter). Однако тогда надежность прочтения была относительно низкой, да и расшифровано было только около 80% всего генома.
Новая расшифровка выполнена консорциумом под руководством Керстин Линдблад-Тох (Kerstin Lindblad-Toh), содиректора Программы секверирования и анализа генома в Институте Броада (Broad Institute) при Массачусетском технологическом институте (MIT). На этот раз точность и полнота расшифровки генома собаки оказались значительно выше.В процессе расшифровки молекулы ДНК разбиваются на множество небольших фрагментов, каждый из них многократно копируется и считывается в ходе специального циклического химического процесса, в котором за один раз от фрагмента отделяется по одному нуклеотиду. Эта процедура, называемая секвенированием (от англ. sequence — последовательность), повторяется несколько раз, причем с разной разбивкой ДНК на фрагменты. На заключительном этапе компьютер «сшивает» фрагменты благодаря тому, что они перекрываются друг с другом.
Точность этой «сшивки» тем выше, чем больше раз выполнялась процедура нарезки и считывания фрагментов. Кроме того, повторные прочтения позволяют избавиться от неизбежных случайных ошибок расшифровки. При секвенировании генома Шэдоу коэффициент избыточности составлял всего 1,5. Этого едва достаточно для того, чтобы осуществить сшивку фрагментов. В новом проекте охвачено 99% генома и при этом достигнута избыточность 7,5, что делает результаты намного более полными и надежными.
Образцы ДНК для расшифровки были взяты у породистой собаки, боксера-суки по кличке Таша (Tasha). Ее предки многократно подвергались инбридингу, то есть близкородственному скрещиванию для закрепления породы. Инбридинг ведет к сближению двух комплектов генов, которые имеются в клетках организма, что значительно упрощает задачу расшифровки.
Наряду с полной расшифровкой генома боксера были частично прочтены генетические коды еще нескольких пород собак, а также родственных видов — волка и койота. Как выяснилось, у разных пород геномы совпадают на 99,85%. Крохотный остаток 0,15% обеспечивает всё разнообразие пород собак — от громадных догов, до малышек чау-чау.
Сравнение геномов разных пород позволило также подготовить карту однонуклеотидных полиморфизмов (SNP), то есть таких мест, где разные версии генома различаются только одним нуклеотидом. Всего их обнаружено уже 2,5 млн, что сопоставимо с числом SNP у человека.
Многообразие пород собак делает их удобной моделью для изучения различных вопросов медицины, эмбриологии и эволюционной биологии. Генетическое сходство с человеком (а геном собаки ближе к человеческому, чем, например, геном мыши) позволит значительно продвинуться в изучении таких генетически обусловленных заболеваний, как рак, эпилепсия и диабет, поскольку многие болезни у собак очень близки к заболеваниям людей.
Из других интересных фактов исследователи отмечают, что некодирующие участки ДНК (то есть те, которые не входят в состав генов, задающих строение белков) в значительной мере совпадают у собаки и у человека. Высокая устойчивость этих участков говорит о том, что это важные элементы ДНК, стабилизированные естественным отбором, а вовсе не «генетический мусор», как считалось еще недавно.
Александр Сергеев
