Фев 21, 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 знаменитые гены. Для половой сопоставимости нужно, чтоб один-одинехонек из партнеров обладал ген главного вида, второй второго.

Социальные амебы Dictyostelium discoideum делятся на три пола, любой из тот или другой 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 ведомые гены. Для половой сопоставимости нужно, чтоб один-одинехонек из партнеров обладал ген основного разновидности, второй 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).

Дивные необыкновенности 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 (многополостьзнакома у неких низших эукариот, в том числе у грибов и инфузорий. Ежели половые клеточки не отличаются по масштабу и строению (сантим.. Isogamy), другими словами не делятся на большие яйцеклетки и маленькие спермии, то число полов не должно водиться равноправным двум. Все же у диктиостелиума половое размножение обставлено доп необычными ритуалами, включающими трудное соц поведение и каннибализм.

В благосклонных соглашениях гаплоидные одиночные амебы плодятся дробленьем. Столкнувшись с нехваткой еды, они могут перейти к половому размножению. Для этого обязаны встретиться две амебы, касающиеся к различным полам. Любой из 3-х полов (I, II и III) может скрещиваться с хоть каким из 2-ух вторых. Две гаплоидные амебы соединяются и образуют большущую 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 надлежащим поколениям, а 20% жертвуют собой: их тела идут на учение ножки плодового тела. Совершенно второй расклад раздобывается, 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, умножается. В итоге раздобывается 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 имеющейся макроцисты крепкую трехслойную стену из целлюлозы. Таковым образом, зигота применяет малюсеньких гаплоидных амеб не совсем только как еду, да и как раб силу.

При пришествии благосклонных критерий макроциста прорастает, и из нее выходят сотки малюсеньких гаплоидных амеб. Они все, само собой разумеется, прибывают отпрысками зиготы, а не тех несчастных, тот или другой имелись ею съедены. По-видимому, до выхода потомства зигота первоначально претерпевает мейоз, а потом множество поочередных митозов (хоть это и не подтверждено конечно).

A половой цикл диктиостелиума. Две малые 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 большая макроциста, окруженная целлюлозной оболочкой (слева). В цитоплазме макроцисты видны вакуоли с полупереваренными гаплоидными амебами. B две незрелые макроцисты (длина масштабной линейки 50 мкм). В принесенном случае две макроцисты сформировывают совместную оболочку. В половине 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 имелось 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 нам скрыты в ругательном выпуске журнальчика Science.

Творцы преднамеренно отыскивали в геноме диктиостелиума гены, будущие у одних полов и отсутствующие у вторых. 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 имелись изучены геномы 10 бешеных штаммов диктиостелиума, касающихся к полам I и II. В итоге был выявлен один-одинехонек-единый ген в пятой хромосоме, тот или иной грызть у целых амеб пола I и отсутствует у целых амеб пола II. Творцы окрестили этот ген matA. Он кодирует краткий (длиной в 107 аминокислот) белок, непохожий ни на какие ведомые 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 целиком утратили способность спариваться и образовывать макроцисты с хоть какими амебами самостоятельно от их пола. Иногда ген возвращали на участок, способность спариваться с амебами второго и третьего полов восстановилась.

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

С помощью генно-инженерного опыта удалось изобразить, 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 имелись выявлены гены, определяющие половую принадлежность амеб третьего пола. Эких генов оказалось два: matS и matT, при этом основной 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 хранит сходных ингредиентов, а у второго пола он схож на комбинацию 2-ух вторых.

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; второй, matC, с главным. Ген matD не влияет на половую принадлежность, все же 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 представлены корпоративные для целых полов гены, размещенные по бокам локуса. У основного пола локус хранит один-одинехонек ген (matA), у второго три гена (matB, matC, matD), у третьего два (matS, matT). Схожими цветами (голубым, желтоватым, зеленоватым) представлены гомологичные (схожие) гены. B логика налаженности определения пола. У основного пола половая принадлежность обусловливается единственным геном matA. У второго пола ген matC доставляет потенциал скрещиваться с главным полом, ген matB с третьим. У третьего пола потенциал скрещивания с 2-мя иными полами обусловливается геном matS. Во целых вариантах для сопоставимости требуется наличие у 1-го 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 иными 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 безызвестны.

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

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

Расшифровка механизма определения пола у диктиостелиумасоответственна важно облегчить разнородные 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.