Биологи из Института генетики растений имени Лейбница сделали значимое открытие: они выявили ключевой белок SCEP3, который регулирует генетический обмен у растений в процессе размножения. Белок влияет на частоту и распределение генетических обменов между хромосомами, что играет важную роль в генетическом разнообразии потомства. Результаты исследования опубликованы в престижном журнале Nature Plants.
Основой полового размножения является мейоз — сложный процесс, в ходе которого формируются клетки с половинным набором хромосом. На начальных этапах мейоза происходит рекомбинация, при которой хромосомы обмениваются участками ДНК. Этот механизм способствует генетическому разнообразию, однако природа строго контролирует частоту и места таких обменов, что создает ограничения для селекции растений.
Ключевую роль в этом процессе играет синаптонемальный комплекс — структура из белков, связывающая хромосомы. Ранее ученым были известны только три белка, участвующие в его формировании у Arabidopsis thaliana. Теперь исследователи нашли белок SCEP3 и выяснили, что он не только соединяет хромосомы, но и регулирует обмен генами.
Эксперименты показали, что отключение SCEP3 с помощью метода CRISPR увеличивает частоту кроссинговеров — обменов фрагментами ДНК, которые приводят к появлению новых признаков у растений, таких как цвет или устойчивость к заболеваниям. При этом стирается разница между мужскими и женскими половыми клетками, в которых такие обмены происходят по-разному.
По словам исследователей, белок SCEP3 присутствует у многих растений, и, вероятно, выполняет ту же функцию в сельскохозяйственных культурах. Освоение механизма его действия может существенно ускорить процесс селекции, позволяя быстрее и эффективнее получать желаемые комбинации генов. Это особенно актуально при выведении сортов, устойчивых к неблагоприятным условиям среды, таким как болезни и засухи.
Недавно ученые также раскрыли генетический механизм, ответственный за восстановление слуха.