Между хлоропластами и цианобактериями нашли структурные различия

Между хлоропластами и цианобактериями нашли структурные различия

Исследователи Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН» сравнили ДНК хлоропластов растительных клеток и цианобактерий и не нашли существенного сходства между ними. Таким образом ученые проверяли гипотезу о происхождении хлоропластов из бактерий. Работа, впервые показывающая такие структурные различия, была опубликована в журнале «BMC Bioinformatics».

В последнее время научное сообщество проявляет все больший интерес к биоинформатике — науке, которая рассматривает в основном последовательности нуклеотидов в ДНК и пытается найти в них различные закономерности. Полученные таким образом данные позволяют судить об эволюции живых организмов, находить связь между структурой генома и функцией кодируемых им белков, а также решать другие задачи.

Ранее была выдвинута гипотеза о том, что хлоропласты — органеллы клеток, в которых происходит фотосинтез, — возникли из цианобактерий при их симбиотических отношениях с другими одноклеточными примерно миллиард лет назад. Однако у хлоропластов есть собственная ДНК и этот факт позволяет понять, действительно ли эта гипотеза имеет право быть. Если это и правда так, то между генетическими последовательностями органелл и бактерий должно наблюдаться сходство. Российские ученые решили проверить эту гипотезу, сравнив структуры геномов с помощью биоинформатики.

В новом исследовании биологи использовали специальный алгоритм, который представляет бактериальный геном в виде почти правильного шестиугольника, в вершинах и в центре которого находятся кластеры фрагментов ДНК с одинаковой частотой встречаемости троек идущих подряд нуклеотидов. Проведенный таким методов анализ структуры генома хлоропластов позволил исследователям открыть другую кластерную структуру. Исследование 178 геномов хлоропластов различных растений показало, что они имеют восемь наборов сравнительно коротких фрагментов ДНК, которые выделяются совершенно формально и имеют одинаковое распределение триплетов.

Для рассмотрения такой кластерной структуры генома авторы покрыли каждый геном несколькими пересекающимся фрагментами одинаковой длины. После этого каждый фрагмент ученые перевели в словарь из 63 триплетов — трех идущих подряд нуклеотидов. В результате анализа ученые установили, что все выбранные фрагменты генома по частоте встречаемости триплетов делятся на восемь классов.

«Наша работа показывает большое различие между структурированностью генома хлоропластов и цианобактерий. Мы также провели анализ кластерной структуры и выяснили, что она не всегда делится на семь кластеров. Для хлоропластов нам удалось выделить их целых восемь. Теперь мы планируем улучшить результаты анализа, включив в исследование большее количество растений. Наша работа не только поможет найти ответы на достаточно узкие научные вопросы о происхождении хлоропластов, но и решить ряд фундаментальных проблем. Например, выяснить роль мусорных или некодирующих последовательностей нуклеотидов в работе и эволюции геномов», — рассказывает Михаил Садовский, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института вычислительного моделирования Красноярского научного центра СО РАН.

Понравился наш материал? Подписывайся на «Популярный университет» в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: