Исследование на рыбах показывает важность взаимодействия геномов в клетках животных

Учёные из Университета Майами изучили, как взаимодействие двух геномов в клетках животных — митохондриального и ядерного — влияет на адаптацию атлантической фундулюса к разной температуре. Они показали, что хотя эти геномы являются отдельными физическими сущностями, митохондриальный геном влияет на эволюцию ядерного генома — генетического материала, ответственного за вариации большинства признаков.

Взаимодействие между этими двумя геномами, влияющее на всё — от здоровья и физиологии до приспособленности, — имеет важные последствия для здоровья человека и медицинских вмешательств, таких как митохондриальная заместительная терапия в эмбрионах.

Все клетки животных состоят из двух геномов: ядерного (с десятками тысяч генов, кодирующих белки) и митохондриального (с 13 генами, кодирующими белки). Все 13 генов митохондриального генома взаимодействуют примерно с 76 ядерными генами в одном метаболическом пути — окислительном фосфорилировании, — который производит почти всю метаболическую энергию, необходимую клеткам животных. Это исследование показало, что взаимодействие между этими геномами и его влияние на производство энергии достаточно сильное, чтобы митохондриальный геном мог изменять, какая версия гена присутствует в ядерном геноме.

Используя атлантическую фундулюс (Fundulus heteroclitus), исследователи проверили, изменяют ли митохондриально-ядерные взаимодействия частоту альтернативных форм генов (аллелей) для более чем 11 000 вариаций последовательностей ядерной ДНК в популяции рыб смешанного происхождения. Среди особей с двумя различными митохондриальными гаплотипами (mt-гаплотипами) полногеномный анализ выявил значительные различия в частотах ядерных аллелей.

«Наши результаты показывают, что метаболическая приспособленность — это не просто функция митохондрий, а зависит от митохондриально-ядерных взаимодействий, и поэтому важна для нашего понимания физиологии, здоровья человека и эволюции», — сказал профессор Даг Кроуфорд.

Исследование «Evolved genetic and phenotypic differences due to mitochondrial-nuclear interactions» было опубликовано 31 марта 2017 года в журнале PLoS Genetics.