kurgus (kurgus) wrote,
kurgus
kurgus

Category:

Геном неандертальца

В последнем - от 7 мая 2010 номере Science опубликована весьма любопытная статья - A Draft Sequence of the Neandertal Genome. Весьма немаленький коллектив (12 строк авторов, 21 контора).

Товарищи выделили и отсеквенировали из фрагментов костей 3-х особей Homo Sapiens Neanderthalensis ДНК общей длиной в 4 миллиарда оснований.

Работа красивая - поскольку работа с древними ДНК - штука неординарная.

Прежде всего, в ДНК, выделяемой из ископаемых остатков, бОльшую часть составляют контаминантные ДНК - бактерии пируют на мертвечине, и не зря Майкл Крайтон в "Парке юрского периода" инкапсулировал комара, насосавшегося крови динозавра в янтарь. В данном случае доля ДНК микроорганизмов в образцах составила 95-99% - и её покромсали соответствующими рестриктазами, распознающими GpC-сайты бактериальных ДНК.

Кроме того, ДНК деградирует: со временем цепь рвется - и в позднеплейстоценовой ДНК (неандертальский возраст) средняя длина фрагмента оказывается всего лишь ~200 оснований. Эта проблема решается восстановлением последовательности по перекрывающимся фрагментам - если, к примеру, отпечатать достаточное количество экземпляров "Войны и мира" на телеграфных лентах, а затем хаотически их порезать, то по перекрытию текстов на обрезках можно восстановить исходный текст романа - Крайтон в "Парке" предусмотрительно выделил на это дело ферму суперкомпьютеров Cray XMP ;-)

И при старении ДНК идет также дезаминирование цитозина в урацил, который отсутствует в ДНК и присутствует в РНК и в условиях полимеразной цепной реакции (ПЦР), которой размножают ДНК образца, замещается на тимин (он же 5-метилурацил) - другой нуклеотид ДНК.
Этакая посмертная мутация.
В неандертальской ДНК ~40% цитозинов прикидывались тиминами - что добавило нагрузку на распознавание перекрывающихся последовательностей: часть "букв" C оказалась хаотически заменена на "буквы" T, в разных фрагментах одинакового содержания по разному - и это при четырехбуквенном алфавите.

Еще одна проблема - контаминация человеческой ДНК которая, по определению, высокогомологична по отношению к неандертальской. И здесь пригодилось дезаминирование цитозина в древней ДНК - в принесенной свежей человеческой ДНК с цитозином всё в порядке - это послужило возрастным маркером.

И, наконец, работа с библиотеками: образцы экстрактов костей неандертальцев, обработанные бактериальными рестриктазами прогоняли через ПЦР, чтобы размножить все фрагмнты ДНК, после чего все фрагменты секвенировались (т.е. считывались нуклеотидные последовательности) и эти последовательности сравнивались с библиотеками ДНК-человека, шимпанзе, орангутана, макак-резусов - да и с прочими последовательностями из GeneBank'а.
Задача такого сравнения - "поиск" родственников и отсечение прочих контаминаций: на свежих останках пируют не только бактерии, но и грибы, насекомые-трупоеды и пр., а ДНК "родственников"-приматов должна быть более гомологична ДНК неандертальской, чем всякие прочие - и фрагменты, обладавшие бОльшим сходство с ДНК приматов, чем с ДНК других таксонов отбирались для дальнейшей работы.

И о кратко о предварительных результатах:
1. Время расхождения предков человека и неандертальцев по однонуклеотидному полиморфизму (SNP) - 270-440 тыс. лет назад
2. Идентифицирован ряд генов неандертальцев и их нуклеотидные замены, отличающие их от генов человека. Среди этих генов есть гены, отвечающие за когнитивные способности и мутации в которых у человека ведут к ментальным нарушениям: DYRK1A - хромосома 21, ассоциирован с синдромом Дауна, NRG3 - шизофрения, CADPS2 и AUTS2 - аутизм.
Также RUNX2 (CBFA1) - мутантные формы этого гена ассоциированы с клейдокраниальной дисплазией, при которой нарушается рост и форма костей черепа - и некоторые деформации черепа вследствие которой напоминают некоторые особенности черепов неандертальцев и архиичных гоминидов.
3. И, наконец, при сравнении ДНК-последовательностей неандертальца и представителей различных человеческих рас (сорри за это словоупотребление) оказалось, что по SNP неандертальцы ближе к неафриканцам - европейцам и азиатам, чем к африканцам.
Tags: Наука
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments