Апр 7, 2016 Расшифрованы генетические основы трехполости у общественной амебы

Социальные амебы Dictyostelium discoideum делятся на три пола, любой из тот или иной может спариваться с хоть каким из 2-ух вторых. Оказалось, что половая принадлежность амебобусловливается единственным генетическим локусом, хранящим 1, 2 либо 3 гена. Главную роль играют гены 2-ух разновидностей, непохожие ни на какие ранее знакомые гены. Для половой сопоставимости надо, чтоб один-одинешенек из партнеров обладал ген основного разновидности, второй второго.

Социальные амебы Dictyostelium discoideum делятся на три пола, любой из тот или другой может спариваться с хоть каким из 2-ух остальных. Оказалось, что половая принадлежность амебобусловливается единственным генетическим локусом, хранящим 1, 2 либо 3 гена. Главную роль играют гены 2-ух разновидностей, непохожие ни на какие ранее знаменитые гены. Для половой сопоставимости нужно, чтоб один-одинешенек из партнеров обладал ген основного разновидности, иной второго.

Амебы Dictyosteliumв ближайшее время встали модным лабораторным объектом. О их возможности образовывать многоклеточные плодоносящие тела из множества личных организмов, почти все из тот или другой жертвуют жизнью ради общего блага, поведано в заметке Амебы-мутанты не дозволяют себя дурачить (Элементы, 06.10.2009).

Изумительные индивидуальности диктиостелиумане исчерпываются трудным поведением при образовании плодовых тел. Половое размножение у этих амеб тоже протекает в высшей ступени особенно. У диктиостелиума не два, а три пола, либо разновидности спаривания (mating types). это еще не чрезвычайно дивно: сходственная (многополостьведома у неких низших эукариот, в том числе у грибов и инфузорий. Ежели половые клеточки не распознаются по масштабу и строению (сантим.. Isogamy), другими словами не делятся на большущие яйцеклетки и небольшие спермии, то число полов не должно водиться равноправным двум. Все-таки у диктиостелиума половое размножение обставлено доп необычными ритуалами, включающими трудное соц поведение и каннибализм.

В подходящих договорах гаплоидные одиночные амебы плодятся дроблением. Столкнувшись с нехваткой еды, они могут перейти к половому размножению. Для этого соответственны встретиться две амебы, касающиеся к различным полам. Любой из 3-х полов (I, II и III) может скрещиваться с хоть каким из 2-ух остальных. Две гаплоидные амебы соединяются и образуют большую диплоидную амебу зиготу. После чего начинается самое увлекательное. Зигота выделяет сигнальное вещество повторяющийся аденозинмонофосфат (цАМФ), привлекающий гаплоидных амеб. Это вещество применяется амебами в качестве сигнала ползите все сюда при образовании скоплений, из тот или другой позже формируется плодовое тело.

При образовании плодового тела 80% амеб преобразуются в споры, зарабатывая шанс передать близкие гены должно поколениям, а 20% жертвуют собой: их тела идут на учение ножки плодового тела. Совершенно иной расклад достается, иногда амебы наивно подползают к зиготе. Подманив, как будто сирена, множество гаплоидных амеб, зигота заглатывает их методом фагоцитоза и переваривает. При всем этом ее масштаб, природно, возрастает. В итоге достается огромная клеточка макроциста, тот или иной быть может в 5001000 разов знатнее одиночной амебы. До того как водиться съеденными, одиночные амебы, окружившие зиготу, строят вокруг водящейся макроцисты крепкую трехслойную стену из целлюлозы. Таковым образом, зигота употребляет малюсеньких гаплоидных амеб не совсем только как еду, да и как раб силу.

При пришествии подходящих соглашений макроциста прорастает, и из нее выходят сотки малюсеньких гаплоидных амеб. Они все, окончательно, прибывают отпрысками зиготы, а не тех несчастных, тот или иной водились ею съедены. По-видимому, до выхода потомства зигота поначалу претерпевает мейоз, а потом множество поочередных митозов (хоть это и не подтверждено конечно).

A половой цикл диктиостелиума. Две махонькие гаплоидные амебы, касающиеся к различным полам (вверху) соединяются и образуют зиготу (вверху справа). Зигота выделяет цАМФ, чтоб заманить гаплоидных амеб, тот или другой она пожирает (внизу). В итоге появляется большущая макроциста, окруженная целлюлозной оболочкой (слева). В цитоплазме макроцисты видны вакуоли с полупереваренными гаплоидными амебами. B две незрелые макроцисты (длина масштабной линейки 50 мкм). В предоставленном случае две макроцисты сформировывают совместную оболочку. В центру каждой макроцисты видна круглая черная область это зигота, тот или иной равномерно заглатывает окружающую ее наиболее ясную массу одиночных амеб. Снутри зиготы видны отдельные проглоченные амебы. Целлюлозная оболочка формируется одиночными амебами, скопившимися вокруг зиготы, еще до того, как она их проглотит. Рис. из обговариваемой статьи в Science

Предполагается, что механизм формирования макроцист эволюционно древнее механизма формирования плодовых тел, при этом 2-ой, вероятно, произошел от основного.

Невзирая на то что почти все лаборатории теснее вовсю применяют диктиостелиума в качестве модельного объекта для исследования общественного поведения и хим коммуникации, почти все нюансы жизни этого организма остаются неясными. К примеру, до этого времени не водилось не секрет, от чего же зависит пол амеб, какие гены определяют принадлежность амебы к один-одинехонек из 3-х разновидностей спаривания. Английские и японские ученые сказали о разгадке данной для нас скрыты в заключительном выпуске журнальчика Science.

Творцы преднамеренно разыскивали в геноме диктиостелиума гены, будущие у одних полов и отсутствующие у остальных. Геном пола I прочтен, что позволило сделать ДНК-микрочипс эталонами последовательностей 8500 генов из ориентировочно 10 500, найденных в геноме пола I. С помощью этого микрочипа водились изучены геномы 10 одичавших штаммов диктиостелиума, иметь отношение к полам I и II. В итоге был выявлен один-одинешенек-единый ген в пятой хромосоме, тот или иной глодать у цельных амеб пола I и отсутствует у цельных амеб пола II. Творцы окрестили этот ген matA. Он кодирует маленький (длиной в 107 аминокислот) белок, непохожий ни на какие знаменитые белки.

Чтоб убедиться в том, что обнаруженный белок вправду описывает половую принадлежность амеб основного пола, творцы удалили этот ген из их генома. В итоге амебы вполне утратили способность спариваться и образовывать макроцисты с хоть какими амебами самостоятельно от их пола. Иногда ген возвращали на площадь, способность спариваться с амебами второго и третьего полов восстановилась.

В геноме пола I по обе страны от matA находятся гены, будущие у цельных 3-х полов и занимающие однообразные позиции в хромосоме. Это событие позволило изучить соответственный участок пятой хромосомы у цельных 3-х полов с помощью способа ПЦР (сантим.. Полимеразная цепная реакция). Оказалось, что у пола II меж этими совместными для цельных полов генами находится не один-одинешенек (как у пола I), а три гена, тот или иной заработали наименования matB, matC и matD. Главный из их гомологичен гену matA, все-таки аминокислотные последовательности белков, кодируемых генами matAи matB, совпадают едва на 60%. Ген matC не схож на вторые знаменитые гены, ген matD отдаленно подсказывает одно из ведомых семейств генов, участвующих в слиянии гамет.

С помощью генно-инженерного опыта удалось представить, что гены matB, matC и matD вправду определяют половую принадлежность амеб второго пола. Творцы удалили у амеб основного пола ген matA, а потом вставили в их геном эти три гена. Получившиеся мутанты приказывали себя как амебы второго пола: они спаривались с полами I и III и не могли образовать макроцисты с полом II.

Подобным образом водились выявлены гены, определяющие половую принадлежность амеб третьего пола. Эких генов оказалось два: matS и matT, при этом главный из их сходен с matC, а 2-ой с matD. Ничего схожего на matA и matB в геноме третьего пола не обнаружилось.

Таковым образом, локус разновидности спаривания (mating-type locus) у основного и третьего полов не держит сходных компонентов, а у второго пола он схож на комбинацию 2-ух остальных.

Последующие опыты изобразили, что три гена, находящиеся в локусе разновидности спаривания у амеб второго пола, исполняют различные функции. Какой-то из них, matB, дозволяет спариваться с третьим полом; иной, matC, с главным. Ген matD не влияет на половую принадлежность, все-таки его наличие при неких скрещиваниях наращивает число образовавшихся макроцист. Вероятно, matD увеличивает возможность слияния гаплоидных амеб и образования зигот.

Гены, определяющие пол у соц амеб. A структура локуса разновидности спаривания у полов I, II и III. Сероватым цветом изображены корпоративные для цельных полов гены, размещенные по бокам локуса. У основного пола локус держит один-одинешенек ген (matA), у второго три гена (matB, matC, matD), у третьего два (matS, matT). Схожими цветами (голубым, желтоватым, зеленоватым) изображены гомологичные (схожие) гены. B логика порядка определения пола. У основного пола половая принадлежность обусловливается единственным геном matA. У второго пола ген matC приносит потенциал скрещиваться с главным полом, ген matB с третьим. У третьего пола потенциал скрещивания с 2-мя вторыми полами обусловливается геном matS. Во цельных вариантах для сопоставимости требуется наличие у один-одинешенек из партнеров синего гена, а у иного желтого. Рис. из обговариваемой статьи в Science

Из 2-ух генов, находящихся в локусе разновидности спаривания у амеб третьего пола, главным оказался ген matS. Конкретно от него зависит способность к спариванию с 2-мя вторыми полами. При спаривании с амебами второго пола решающую роль играет взаимодействие меж генами matS и matB. Ген matT не участвует в определении пола; его функции остались неопознаны.

Таковым образом, в налаженности определения пола у диктиостелиума можнож проследить определенную логику. У полов I и IIIполовая принадлежность обусловливается единственным геном согласно, matA и matS. Для сопоставимости нужно, чтоб один-одинешенек из партнеров обладал ген matA либо его гомолог, а иной ген matS либо его гомолог. Амебы второго полаобладают сходу два половых гена matB и matC, приходящие гомологами matA и matS. Наличие гомолога matA дозволяет второму полу скрещиваться с третьим, гомолога matS со вторым полом. Отчего амебы второго пола не могут при всем этом скрещиваться вместе, пока не светло.

Творцы подразумевают, что у предков диктиостелиума водилось только лишь два пола (I и III), а пол II возник позднее в итоге соединения регуляторных генов 2-ух начальных полов.

Расшифровка механизма определения пола у диктиостелиумасоответственна значительно облегчить различные генетические опыты с сиим занимательным лабораторным объектом.

Источник: Gareth Bloomfield, Jason Skelton, Alasdair Ivens, Yoshimasa Tanaka, Robert R. Kay. Sex Determination in the Social Amoeba Dictyostelium discoideum // Science. 2010. V. 330. P. 15331536.