Дослідники описали мутаційні механізми центромер Arabidopsis
Дослідження A. thaliana виявило особливий спектр мутацій у центромерах і роль гомологічно спрямованого відновлення ДНК.
Дослідники проаналізували накопичення мутацій у центромерах рослини Arabidopsis thaliana та встановили, що ці ділянки геному мають особливий спектр змін. Робота показала часті вставки й делеції завдовжки у кілька кілобаз, які додають або видаляють цілі повторювані фрагменти, а також майже десятикратне збагачення точковими мутаціями. Про результати повідомляє Nature.
Центромери забезпечують правильний розподіл хромосом під час поділу клітин. У A. thaliana п’ять центромер складаються з тандемних масивів повторів CEN178 завдовжки 178 пар основ. Їхня структура різниться навіть між особинами одного виду, а механізми швидкої зміни таких послідовностей досі були недостатньо зрозумілими.
Перевірка мутацій у повторюваних ділянках
Щоб відокремити справжні мутації від похибок складання геному, автори створили повторні геномні збірки з незалежних зразків ДНК. Вони досліджували лінії A. thaliana, які протягом багатьох поколінь розмножували методом походження від однієї насінини, що дає змогу накопичувати мутації.
Для двох рослин, вирощених упродовж 16 поколінь, науковці отримали по три незалежні збірки геному, використовуючи технології PacBio HiFi та Oxford Nanopore. У 26 із 30 зібраних центромер не було розривів: вони були представлені одним контигом. Хоча центромери становили 8,3% геному, на них припало менш як 1% помилок збірки, виявлених дослідниками.
Вставки повторів і точкові зміни
У восьми лініях, які накопичували мутації 32 покоління, дослідники виявили в 40 центромерах 270 гомозиготних мутацій: 208 точкових, 56 великих вставок або делецій розміром від 177 до 5 507 пар основ і шість малих інделів. Усі великі зміни зберігали періодичність повторів CEN178 та додавали або прибирали повні повторювані одиниці.
Вставки траплялися частіше за делеції та були більшими: 35 вставок додали від одного до 31 повтору, тоді як 21 делеція видалила від одного до 18 повторів. Вставлені послідовності або збігалися з сусідніми повторами, або були їхніми мозаїчними комбінаціями.
Частина точкових мутацій була згрупована в коротких ділянках. Для 15 із 16 таких кластерів автори знайшли ймовірні донорські послідовності на тій самій хромосомі. На їхню думку, цей патерн найкраще пояснює неалельна конверсія генів — перенесення варіантів послідовності між різними повторами CEN178. Досліди з лініями, що мали мутацію RTEL1, також вказали на роль цього гена у підтриманні стабільності центромерних повторів.
