Международная команда исследователей совместно с учеными биологического факультета МГУ получила наиболее подробное филогенетическое дерево для семейства Trypanosomatidae. Последовательности геномов ранее неизученных представителей разных родов трипаносоматид, главным образом моноксенных (паразитирующих только на одном хозяине), собирались несколько лет. Также были использованы последовательности из геномных баз данных. Полученное полностью разрешенное дерево содержит информацию для практически всех известных науке родов и подродов трипаносоматид. Оно может быть использовано для получения ответов на многие вопросы эволюции, а также при исследовании отличительных молекулярных механизмов, характерных для этих организмов. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в журнале Trends in Parasitology.
Филогенетика семейства Trypanosomatidae. Источник: Евгений Герасимов, биологический факультет МГУ
Сонная болезнь, болезнь Шагаса, лейшманиоз – все эти заболевания вызваны представителями семейства Trypanosomatidae – одноклеточными паразитическими организмами, которые интересны не только тем, что являются возбудителями различных человеческих заболеваний, но и тем, что для них характерны необычные молекулярные процессы. Примером такого процесса может служить уридиловое редактирование. мРНК – молекула, которая синтезируется на основе ДНК и содержит в себе информацию о будущем белке. Ее структуру составляют азотистые основания, которые входят в состав нуклеотидов. Три нуклеотида (триплет) кодируют определенную аминокислоту, которая станет частью будущего белка. Суть уридилового редактирования заключается в том, что в предшественник мРНК происходит вставка или удаление основания, уридина. В результате изменяется аминокислота, которая кодируется конкретным триплетом, и, следовательно, изменяется и структура самого белка.
Трипаносоматиды имеют еще множество нестандартных молекулярных механизмов. Для изучения их эволюции необходимы филогенетические деревья, которые отражают родство организмов, то, как разные виды произошли. Однако получить качественные деревья бывает непросто, и дело здесь в том, что разные признаки (гены), взятые в основу классификации, могут говорить о несколько разных эволюционных историях. Здесь на помощь приходит полногеномный анализ. Он основан на исследовании последовательностей всех генов. Больше информации – больше разрешение метода. Результаты ранних подобных исследований охарактеризовали половой процесс трипаносом и лейшманий, причины их удивительной приспособляемости к самым разным условиям и т.д.
На данный момент в научном сообществе накопились данные о сиквенсах (последовательностях ДНК) для практически всех известных представителей трипаносоматид. В настоящей работе ученые построили на их основе филогенетическое дерево, которое включает все роды и подроды этих организмов.
«Установление филогенетических взаимоотношений между видами является важной основой для дальнейших сравнительных исследований. Однако часто определить точное филогенетическое положение оказывается затруднительно, особенно если речь идет о простейших. Долгие годы из трипаносоматид активно изучались лишь медицински значимые виды родов Leishmania и Trypanosoma, представляющие ничтожно малую часть видового разнообразия семейства. Данная работа является результатом многолетних исследований нескольких научных групп, в ходе которых удалось собрать данные о структурах геномов представителей разных родов трипаносоматид, в том числе неизученных ранее», – прокомментировал один из авторов исследования, старший научный сотрудник кафедры молекулярной биологии биологического факультета МГУ Евгений Герасимов.
По сравнению с уже существующими деревьями данное содержит важные отличия. В частности, в нем обращено внимание на то, что роды Crithidia, Leptomonas, Lotmaria не могут быть отнесены в одну группу, как это принято сейчас. Следовательно, необходимо пересмотреть их систематику. Еще одним важным наблюдением стало то, что роды Vickermania и Jaenimonas являются сестринскими, что нельзя было точно определить до этого на основании данных секвенирования.
«Таким образом, мы впервые получили информацию обо всех выделяемых сегодня учеными родах трипаносоматид (кроме Rhynchoidomonas), на основании которой нам удалось получить полностью разрешенное филогенетическое дерево родов семейства. Это наш инструмент в дальнейшем изучении уникальных молекулярных механизмов представителей данного семейства, ведь такого рода исследования возможны только в свете эволюции. Это можно проиллюстрировать следующим примером. Конкретно наша научная группа занимается эволюцией системы редактирования РНК митохондриального генома трипаносоматид. Считается, что это древняя черта, присущая общему предку всех трипаносоматид, но с течением времени утрачивается у части генов в ряде групп. Наша реконструкция согласуется с этой теорией, но выявляет случаи параллельной эволюции», – подытожил Евгений Герасимов.
Информация и фото предоставлены пресс-службой МГУ