Ученые расшифровали самый длинный геном

Ученые расшифровали самый длинный геном

Внушительная последовательность генов ладанной сосны (Pinus taeda) была расшифрована интернациональной исследовательской группой, возглавляемой учёными из Калифорнийского университета в Дэвисе (UC Davis). Эта сосна является одним из наиболее коммерчески важных видов деревьев в США и источником сырья для американской бумажной промышленности.

Её геном – крупнейшая последовательность и наиболее полный из расшифрованных на сегодняшний день геномов хвойных деревьев. Он содержит 22,18 миллиардов пар оснований, что в 7 раз больше, чем у человека. Секвенирование, правда, было проведено с помощью быстрого и эффективного аналитического метода.

Расшифрованная последовательность генов поможет учёным получить улучшенные сорта ладанной сосны, которые создаются для использования в качестве сырья для биотоплива. Также секвенирование генома поможет в понимании эволюции и биоразнообразия растений.

"Этот геном огромен, – говорит Дэвид Нил (David Neale), ботаник из Калифорнийского университета в Дэвисе, возглавивший исследование. – Однако задача не только в том, чтобы получить все данные о последовательностях. Необходимо ещё верно собрать их, привести последовательность в порядок".

Огромные размеры генома ладанной сосны до недавнего времени были препятствием для секвенирования. Однако теперь исследовательская группа использовала новый метод, который может ускорить сборку генома, сжимая необработанные данные о последовательности в сотню раз.

Современные методы секвенирования генома позволяют относительно легко читать отдельные "буквы" ДНК, но лишь в коротких фрагментах. В случае ладанной сосны нужно было сопоставить друг с другом 16 миллиардов отдельных фрагментов – настоящая вычислительная головоломка.

"Мы смогли собрать геном человека и это казалось пределом наших возможностей, – рассказывает Стивен Зальцберг (Steven Salzberg), профессор медицины и биостатистики из университета Джона Хопкинса. – Этот геном оказался в семь раз больше".

Для столь трудоёмкой задачи было решено использовать новый метод, разработанный специалистами из университета штата Мэриленд (University of Maryland), в котором данные последовательности предварительно обрабатываются, что устраняет избыточность и даёт в 100 раз меньше данных. Этот подход был испытан в данном исследовании впервые и позволил команде собрать гораздо более полную последовательность, нежели это удавалось другим исследовательским группам с другими хвойными породами.

"Размер участков последовательности, расшифрованных нами, на порядки больше, чем те, что были изучены когда-либо ранее", – сказал Нил, отметив при этом, что расшифрованный геном ладанной сосны значительно упростит работу грядущих проектов по расшифровке геномов хвойных.

Вся информация о ДНК ладанной сосны, полученная с начала проекта (с июня 2012 года), выкладывалась в открытый доступ, принося пользу научно-исследовательскому сообществу ещё до завершения и публикации результатов.

Секвенирование подтвердило, что 82% генома ладанной сосны составляют дублированные элементы ДНК и другие повторяющиеся фрагменты (у человека – всего 25%). Также учёным удалось выявить расположение и функции некоторых генов, например, тех, что могут быть вовлечены в борьбу с патогенами. Эта информация поможет изучить устойчивость растения к болезням.

Исследователи из лесной службы Южного института лесной генетики (Southern Institute for Forest Genetics) определили важный ген, обеспечивающий сопротивление фузиформной ржавчине – самой разрушительной болезни южных сосен. Молекулярное понимание генетической устойчивости – ценный инструмент для землепользователей, позволяющий выбирать те сосновые сеянцы, что будут развиваться в здоровые насаждения.

Как отмечают авторы работы, теперь, когда открыты её генетические тайны, ладанная сосна стала ещё более значимым для науки растением. С её помощью учёные надеются создать новые источники биомассы, а также разработать способы повышения поглощения растениями углекислого газа и, как следствие, смягчения последствий климатических изменений.

Научные статьи, освещающие основные результаты работы, опубликованы в изданиях Genetics (1 и 2) и Genome Biology.

Newsland.ru

Похожие новости:
Объяснено происхождение сложных форм жизни
Ученые Витватерсрандского университета в Йоханнесбурге расшифровали геном одной из простейших многоклеточных форм жизни — зеленой водоросли Tetrabaena socialis, состоящей из четырех клеток. Это позволило определить генетические механизмы, которые способствовали возникновению многоклеточности. Статья биологов опубликована в журнале ..
2018-02-05 8436 0 Научные открытия
0
Ученые расшифровали SOS-сигналы нейронов
Ученые установили, как именно поврежденные нейроны привлекают к себе клетки микроглии, помогающие регенерации нервной ткани. Работа опубликована в журнале Developmental Cell, ее краткое содержание приводит ScienceNow. Биологи работали на модельном объекте - мозге рыбки данио-рерио (zebrafish, Danio ..
2012-05-25 2223 0 Научные открытия
1
Ученые: процесс старения мозга можно остановить
Американские ученые из Йельского университета обнаружили в генах молекулярный переключатель, который способен остановить процесс старения мозга. Это делается путем блокировки функции гена Nogo Receptor 1. Этот ген является коммутатором, который несет ответственность за достижение развития мозга ..
2013-03-15 2689 0 Научные открытия
0
Российские ученые раскрыли механизм получения природного инсектицида
С помощью квантово-химических расчетов ученые из Института органической химии имени Зелинского Российской академии наук расшифровали механизм получения важного природного инсектицида. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале PLOS ONE, а кратко о них сообщили в пресс-релизе, поступившем ..
2015-04-13 4355 0 Научные открытия
0
Биологи научились незаметно редактировать геном стволовых клеток
Биологи из Калифорнийского университета разработали метод детекции мутаций, который позволяет «побуквенно» редактировать геном стволовых клеток и не оставлять при этом следов в их ДНК. Описание новой технологии опубликовано в журнале Nature Methods. Редактирование генома стало возможным благодаря использованию ..
2014-02-10 1616 0 Научные открытия
0
Ученые нашли самый прочный в мире материал
Ученые из Гельмгольца (Берлин, Германия) (HZB) обнаружили, что графен сохраняет свои замечательные электропроводящие свойства даже когда он находится в тесном контакте с такими материалами, как стекло и кремний. Это может стать ключевым открытием для разработки более эффективных тонкопленочных солнечных ..
2013-10-12 2447 0 Научные открытия
0
Ученые составили атлас мозга
Необычную карту создали американские ученые. Вместо морей и океанов на ней детально изображен человеческий мозг. С помощью этого атласа, как надеются исследователи, удастся разгадать тайны человеческого разума, пишет The Daily Mail. Атлас был разработан Алленовским институтом исследований головного ..
2012-09-25 2442 0 Научные открытия
0
Найден генетический маркер обсессивно-компульсивного расстройства
Группа американских исследователей определила генетический маркер, связанный с развитием обсессивно-компульсивного расстройства (ОКР). Свою работу ученые опубликовали в журнале Molecular Psychiatry, кратко с ней можно ознакомиться на сайте Phys.org. Авторы исследовали однонуклеотидный полиморфизм в популяции общей численностью 5061 ..
2014-05-14 1502 0 Научные открытия
0
Американские ученые нашли белок бессмертия
Ученые медицинской школы университета Мичигана смогли раскрыть загадку стволовых клеток. Исследователи из Мичиганского университета (США) обнаружили белок, отвечающий за бессмертие и "вечную юность" стволовых клеток. Они, как известно, могут превращаться в другие типы клеток, а могут ..
2012-08-24 3031 0 Научные открытия
1
Геном человека гораздо сложнее, чем полагали ученые
В течение последнего десятилетия ученые придерживались гипотезы о том, что 20 000 генов - менее 2% от всего генома - составляют основу человеческой природы. Однако недавно масштабный международный проект под названием ENCODE обнаружил, что многие из оставшихся 98%, которые ранее отбрасывались как «избыточные, ..
2012-09-6 1678 0 Научные открытия
1
Расшифрован геном сперматозоида
Впервые расшифрован геном человеческой половой клетки. Об успешном завершении длившегося почти десятилетие процесса расшифровки полного генома сперматозоида объявила группа ученых из Стэнфордского университета. Результаты их работы опубликованы 20 июля в журнале Cell. По информации ScienceNews, ставшая объектом исследования ..
2012-07-22 1654 0 Научные открытия
0
Микробиологи обнаружили у вирусов иммунную систему
Совсем недавно журнал Nature сообщил, что микробиологи из США  нашли у одного из вирусов аналог иммунной системы. Вирус имеет белок, который подавляет защиту бактерий, заражаемых этим вирусом. Как пояснили ученые,  этот участок является своеобразной иммунной ..
2013-03-2 1681 0 Научные открытия
-1
Учёные разгадали, как головной мозг усыпляет мышцы
Учёные расшифровали нейрохимический механизм, который подавляет мышечную активность во время сновидений, сообщает "zex2.ru". Исследователи из Университета Торонто (Канада) выяснили, как мозг обездвиживает мышцы во время сна. В норме наши мышцы отдыхают, какие бы насыщенные сны нам ни снились. Но при неврологических недугах, ..
2012-07-19 1992 0 Научные открытия
0
Стволовые клетки научились получать с помощью кислоты
Биологи из японского исследовательского института RIKEN и Гарвардской медицинской школы обнаружили, что зрелые клетки крови можно перепрограммировать в стволовые с помощью простой инкубации в кислой среде. Получившиеся клетки могут самостоятельно включаться в состав разных тканей. Работа опубликована ..
2014-01-31 1913 0 Научные открытия
0
Создана первая синтетическая дрожжевая хромосома
Генетики из Нью-Йорка сообщили о завершении своего нового проекта. Им удалось воссоздать и реконструировать синтетическую хромосому для дрожжей вида Saccharomyces cerevisiae. Данный организм является эукариотом и имеет более сложный геном, в отличие от предыдущих экспериментов, но данная хромосома лишена нескольких ..
2014-04-01 1397 0 Научные открытия
0