Исследователи Института науки и технологий Австрии (ISTA) и их коллеги из Университета Париж-Сакле, Университета Фудань и Южнокитайского сельскохозяйственного университета связали белковый комплекс DREAM с образованием семян у резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana). На этом модельном растении учёные показали, что DREAM активирует ген MER3, необходимый для нормального мейоза. Результаты опубликованы в журнале Science Advances. О них ISTA сообщила в пресс-релизе 16 октября.

Как DREAM помогает распределить хромосомы

Во время мейоза образуются клетки с половинным набором хромосом. Перед их разделением парные хромосомы обмениваются участками ДНК. Этот обмен называют кроссовером. Он создаёт генетическое разнообразие и временно удерживает хромосомы вместе, пока клетка готовится распределить их между дочерними клетками.

Согласно пресс-релизу ISTA, во время мейоза комплекс DREAM активирует ген MER3. Его продукт, белок MER3, участвует в образовании кроссоверов. В других клетках DREAM обычно известен как комплекс, подавляющий активность генов, например приостанавливающий клеточный цикл в ответ на повреждение. Результаты исследования показывают, что в мейотических клетках растений он поддерживает работу гена, необходимого для обмена участками хромосом.

У мутантных растений, у которых отсутствовал один или несколько компонентов DREAM, ген MER3 транскрибировался недостаточно. Образовывалось меньше кроссоверов, и парные хромосомы не оставались соединёнными достаточно долго. Вместо пары могли возникать отдельные хромосомы, называемые унивалентами. При следующем делении они распределялись между дочерними клетками неправильно или случайным образом. В результате образовывались репродуктивные клетки с несбалансированным числом хромосом, что снижало плодовитость.

Последствия зависели от числа нарушенных компонентов DREAM. Если у мутантного растения был повреждён один компонент, семян становилось значительно меньше, но растение сохраняло способность к размножению. При нарушении нескольких компонентов семена не образовывались, и растения были стерильными.

Представим, что две парные хромосомы должны разойтись по разным дочерним клеткам. Кроссовер в этой условной аналогии работает как временная застёжка: он удерживает хромосомы вместе до разделения. Если DREAM не активирует MER3 и кроссовер образуется недостаточно, хромосомы могут распределиться неправильно. Это упрощённое объяснение механизма, а не отдельный эксперимент.

Изучать мейоз у растений непросто: такие клетки находятся глубоко в репродуктивных тканях и встречаются в небольшом количестве. Пресс-релиз не приводит подробностей экспериментального дизайна и количественных результатов. Авторы допускают, что похожий механизм может действовать и у животных, поскольку родственные комплексы DREAM влияют на их размножение. Однако исследование само по себе не доказывает, что этот механизм общий для разных организмов.

Для академического разбора подобных результатов важны точная работа с первоисточником и аккуратное описание ограничений. В этом может помочь подготовка научной статьи, но она не заменяет чтение исходной публикации.

Схема связи между комплексом DREAM, геном MER3, кроссоверами и образованием семян у Arabidopsis thaliana

Фото: Robert So / Pexels