Два независимых исследования, опубликованные в журнале GigaScience, представляют почти полные референсные геномы центрального бородатого дракона (Pogona vitticeps). Этот вид ящериц-драконов широко распространён в центральной части восточной Австралии и популярен в качестве домашнего питомца в Европе, Азии и Северной Америке.
У бородатых драконов есть уникальная особенность: пол ящерицы определяется не только генетическими факторами, но и температурой в гнезде. Это делает их интересной моделью для изучения биологических основ полового определения.
В отличие от большинства животных, где пол определяется хромосомами, у бородатых драконов пол может изменяться с мужского на женский при высоких температурах инкубации. Это означает, что ящерица с мужскими хромосомами может развиться в функциональную самку, если яйцо инкубируется при достаточно высокой температуре. У этого вида половые хромосомы представлены системой ZZ/ZW, аналогично птицам и многим рептилиям, где самки имеют разнородные ZW-хромосомы, а самцы — две одинаковые ZZ-хромосомы. Самцы с генотипом ZZ могут стать фенотипическими самками при высоких температурах инкубации без участия W-хромосомы или связанных с ней генов.
Современные технологии ультрадлинного секвенирования нанопор позволяют создавать сборки половых хромосом от теломера до теломера (T2T) и выявлять нерекомбинирующие регионы, что помогает сузить поиск генов, отвечающих за пол, у видов с хромосомным определением пола.
Эти технологии позволяют более эффективно разделять материнские и отцовские половины генома, что значительно упрощает сравнение последовательностей Z и W для оценки возможной утраты или изменения функции ключевых генов, связанных с полом.
Первая работа, проведённая исследователями из BGI, Китайской академии наук и Чжэцзянского университета, использует короткие прочтения DNBSEQ в сочетании с длинными прочтениями нового секвенатора нанопор CycloneSEQ. Это стало первым опубликованным геномом животного, созданным с использованием данной технологии.
Второй геном был собран под руководством исследователей из Университета Канберры с участием специалистов из Австралийского национального университета, Института медицинских исследований Гарвана, Университета Нового Южного Уэльса и CSIRO, а также Университета Автономной Барселоны (UAB) в Испании.
Эта сборка использует технологии PacBio HiFi, ультрадлинные чтения ONT и секвенирование Hi-C. Публикация референсных геномов, созданных с использованием этих двух различных технологий, позволяет впервые провести прямое сравнение методов ONT и CycloneSEQ. Обе технологии дополняют друг друга, исследуя половые аспекты с разных точек зрения.
Первый геном был секвенирован у центрального бородатого дракона-самца ZZ, что позволило впервые охарактеризовать всю половую хромосому Z, в то время как второй геном был собран у самки ZW.
Новый секвенатор нанопор также позволил восстановить около 124 миллионов пар оснований ранее не описанных и отсутствующих последовательностей (почти 7% генома), включая множество генов и регуляторных элементов, что способствует лучшему пониманию сложной системы определения пола.
Оба проекта собрали геномы размером 1,75 Гбп с исключительно высоким качеством, охватывая все, кроме одной теломеры, и оставив лишь несколько пробелов, в основном в микрохромосомах.
Анализ данных показал, что половые хромосомы Z и W собраны в единые каркасы, и была обнаружена «псевдоаутосомная область» (PAR), где половые хромосомы спариваются и рекомбинируются, также на хромосоме 16.
Исследования экспрессии на различных стадиях развития показали, что ген Amh демонстрирует выраженные паттерны экспрессии, склоняющиеся к мужскому типу, что делает его наиболее вероятным кандидатом на роль основного гена, определяющего пол.
Дифференциальная экспрессия другого гена, связанного с полом, Nr5a1, в PAR, предполагает, что ситуация может быть более сложной, поскольку Nr5a1 кодирует транскрипционный фактор с сайтами связывания в области промотора Amh.
Изображение: phys.org
