Учените са редактирали генетично милиони години еволюция в ДНК на мишка: ScienceAlert

Промяната на хромозомния номер на едно животно може да отнеме милиони поколения, за да се случи в природата в хода на еволюцията – и сега учените са успели да направят същите тези промени в лабораторни мишки в миг на око.

Използването на новия метод Стволови клетки Редактирането на гени е голямо постижение и екипът се надява, че ще разкрие повече за това как хромозомните пренареждания влияят върху начина, по който животните се развиват с течение на времето.

Именно в хромозомите – протеиновите и ДНК вериги вътре в клетките – намираме нашите гени, наследени от нашите родители и смесени заедно, за да ни направят това, което сме.

За бозайници като мишки и ние, хората, хромозомите обикновено идват по двойки. Има изключения, както в случая със зародишните клетки.

Обикновено неоплодените ембрионални стволови клетки са най-доброто място за започване на подправяне на ДНК. Въпреки това, липсата на този допълнителен набор от хромозоми, осигурен от сперматозоидите, лишава клетките от важна стъпка в преговорите за гените, с които хромозомите ще бъдат маркирани като активни за задачата за изграждане на тялото.

Този процес – наречен импринтинг – е пречка за инженерите, които искат да преструктурират големи части от генома.

„Геномният импринтинг често се губи, което означава, че информацията за това кои гени трябва да бъдат активни се губи в хаплоидните ембрионални стволови клетки, ограничавайки плурипотентността и генното инженерство,“ казва Биологът Ли-Бин Уанг от Китайската академия на науките.

„Наскоро открихме, че като изтрием три отпечатани области, можем да създадем последователен, подобен на сперматозоиди модел на отпечатване в клетките.“

Без тези три нормално отпечатани области би било възможно постоянно сливане на хромозоми. В своите експерименти изследователите комбинират две от хромозомите със среден размер (4 и 5) и две от най-големите хромозоми (1 и 2) в две различни посоки, което води до три различни подредби.

Сливането на хромозоми 4 и 5 беше най-успешното по отношение на предаването на генетичния код на потомството на мишки, въпреки че възпроизвеждането беше по-бавно от обикновено.

Едно от първото и второто сливане не произведе потомство от мишки, докато другото създаде потомство от мишки, които са по-бавни, по-големи и по-тревожни от тези, произведени от сливането на хромозоми 4 и 5.

Според изследователите намаляването на плодовитостта се дължи на това как хромозомите се разделят след подреждане, което не се случва по естествен начин. Това показва, че хромозомното пренареждане е критично репродуктивна изолация Съществена част от способността на вида да се развива и да остане отделен.

„Лабораторната домашна мишка е запазила стандартния 40-хромозомен кариотип – или пълната картина на хромозомите на организма – след повече от 100 години изкуствено размножаване,“ казва Биологът Джи-Кун Ли, също от Китайската академия на науките.

„Въпреки това, за по-дълги периоди от време промените в кариотипа, дължащи се на хромозомни пренареждания, са чести. Гризачите имат 3,2 до 3,5 пренареждания на милион години, докато приматите имат 1,6.“

За да поставим това в контекст, редките скокове в хромозомните пренареждания помогнаха да се насочат еволюционните пътища на нашите предци. Хромозомите, които остават разделени при горилите, например, се комбинират в една в нашия човешки геном.

Тези видове промени могат да се появят веднъж на няколкостотин хиляди години. Въпреки че генетичните модификации, направени тук в лабораторията, са в сравнително малък мащаб, доказателствата сочат, че те биха могли да имат някои драматични ефекти върху участващите животни.

Все още е рано — и това все пак е научно начало — но тогава може да има възможност да се коригират неправилно подредени или деформирани хромозоми в човешките кръвни линии. Знаем, че при индивидите хромозомното сливане и транслокациите могат да доведат до здравословни проблеми, включително детска левкемия.

„Експериментално демонстрирахме, че събитието на хромозомно пренареждане е движещата сила зад еволюцията на видовете и е важно за репродуктивната изолация, осигурявайки потенциален път за широкомащабно ДНК инженерство при бозайници,“ казва Моята.

Търсенето е публикувано в науки.