Биологи из Вены, Дрездена и Гейдельберга прочли геном аксолотля — личинки мексиканской амбистомы Ambystoma mexicanum, способной размножаться. Оказалось, что ДНК этого животного отличается от геномов многих других позвоночных отсутствием гена Pax3, играющего важную роль в эмбриональном развитии. Кроме того, в геноме аксолотля особенно велика длина участков некодирующей ДНК — интронов. По всей видимости, перечисленные особенности в значительной мере обеспечивают выдающиеся способности этой амфибии к регенерации. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Nature.
Для расшифровки генома аксолотля исследователи разработали специальные алгоритмы, позволяющие анализировать, сравнивать и «сшивать» особо крупные фрагменты ДНК. Такие алгоритмы были необходимы, потому что геном аксолотля имеет огромную длину — около 32 миллиардов пар нуклеотидов. Это больше, чем у любого из прочитанных геномов животных, и длиннее, чем у большинства растений (как правило, у них геномы весьма крупные).
Получив полную расшифровку последовательности нуклеотидов в ДНК аксолотля, ученые сравнили ее с имеющимися данными о строении генов других позвоночных. Так выяснилось, что число генов у аксолотля примерно такое же, как у других амфибий. Однако у этого животного отсутствует последовательность нуклеотидов, аналогичная гену Pax3. Этот ген у других позвоночных играет в формировании мышечной, нервной и некоторых других тканей у эмбриона. Судя по экспериментам с трансгенными животными, роль Pax3 у аксолотля взял на себя родственный ему ген Pax7. Однако в ДНК аксолотля присутствуют некоторые уникальные гены, которых у других позвоночных нет. Вероятно, они связаны со способностью этой амфибии отращивать утерянные конечности.
Большой размер генома аксолотля обеспечивается значительной длиной интронов в его ДНК. Интроны — это последовательности нуклеотидов внутри гена, которые не кодируют белки (а кодирующие участки называют экзонами). Также у аксолотлей особенно длинные участки ДНК, отделяющие один ген от другого (они тоже, как правило, ничего не кодируют). Как это способствует регенерации конечностей, еще только предстоит выяснить.
Таким образом, геном необычной амфибии имеет определенные особенности строения и уникальные гены, которые, по всей видимости, и обеспечивают ему легкое отращивание потерянных частей тела. Их изучение почти наверняка даст ответы на многие вопросы о механизмах регенерации тканей и органов, а также об эволюции этих механизмов.
[Иллюстрация: Институт Макса Планка]
