Коровы на холме Хорсбарн, 3 сентября 2022 г. Автор: Шон Флинн/UConn Photo
Многоинституциональная международная инициатива, известная как Консорциум теломер-теломер жвачных животных, или RT2T, стремится войти в историю науки, опубликовав полные геномы более 300 видов жвачных животных, от нарвалов до молочных коров.
Эта инициатива основывается на других недавних успехах консорциума T2T, таких как публикация в июне 2024 года полной последовательности геномов шести видов обезьян и публикация в августе 2023 года первой в истории полной последовательности человеческой Y-хромосомы.
В Калифорнийском университете ко всем этим победам приложила руку Рэйчел О'Нил, директор Института системной геномики и почетный профессор молекулярной и клеточной биологии Совета попечителей.
Что касается RT2T, О'Нил объясняет: «Моя лаборатория генерирует некоторые данные, и мы занимаемся биобанкированием клеточных линий — устанавливаем клеточные линии для многих видов, находящихся под угрозой исчезновения или находящихся под угрозой исчезновения, где нет Это хранилище, которое уже существует».
Лаборатория О'Нила также будет отвечать за выполнение анализа повторов — распутывание и декодирование многих тысяч повторяющихся коротких последовательностей ДНК — для каждого вида.
«Это своего рода гигантская задача, потому что самый большой объем, который мы когда-либо делали раньше, — это то, что мы только что выполнили для приматов — шести видов», — говорит О'Нил.
Исторически изучение генетики жвачных животных было сложным из-за отсутствующих, неполных и/или фрагментированных референтных последовательностей генома. Проект RT2T направлен на использование передовых технологий секвенирования и совместной экспертизы для устранения многих из этих барьеров.
В статье, опубликованной в Nature Genetics, команда T2T описывает, как они будут использовать передовые технологии секвенирования для анализа геномов жвачных животных. Эти методы обеспечивают всестороннее представление генома, включая ранее трудно секвенируемые хромосомные регионы, такие как центромеры и теломеры, создавая полные генетические чертежи этих животных.
Без этих генетических чертежей, объясняет О'Нил, «стратегии управления сохранением становятся невозможными; понимание биологии генома становится невозможным, потому что мы буквально слепы. Это как иметь книгу, в которой каждое третье слово вырезано случайным образом, и нужно расшифровывать его значение».
Ученые по всему миру могут получить доступ к данным RT2T для проведения дальнейших исследований, что увеличит потенциальное влияние проекта на сельское хозяйство и усилия по охране природы.
Будущее геномных исследований в сельском хозяйстве
Для жвачных животных (овец и крупного рогатого скота) геномные исследования могут помочь повысить эффективность производства молочных продуктов и мяса, а также снизить риск распространения инфекционных заболеваний от скота к человеку.
По словам О'Нила, это «довольно хорошо согласуется» с сильными сторонами UConn в области исследований в области сельского хозяйства.
«Это довольно удачно, что это происходит», — говорит она. «За последние 10–15 лет я сотрудничала с несколькими лабораториями, где аспиранты отчаянно нуждались в хорошей сборке генома, и приятно сказать, что это действительно произойдет, и пригласить эти команды поиграть с этим геномом по мере его появления».
По мере развития проекта RT2T ожидается, что его исследования также прольют свет на эволюционную биологию жвачных животных. Это позволит селекционерам внедрять стратегии, помогающие сохранять ценные генетические признаки и обеспечивать животным возможность успешной адаптации к изменяющимся условиям окружающей среды.
Применение в области сохранения и управления биоразнообразием
Помимо сельскохозяйственных выгод, комплексные геномные данные, полученные в рамках RT2T, могут играть решающую роль в усилиях по сохранению. Высококачественная геномная информация необходима для управления генетическим разнообразием исчезающих видов жвачных животных и разработки стратегий по улучшению шансов на выживание их популяций.
Секвенирование генома может раскрыть всю генетическую историю популяции. Например, говорит О'Нил, менеджеры по охране природы могут использовать его, чтобы определить, подверглась ли популяция инбридингу, который может нанести ущерб ее долгосрочному выживанию, и помочь повторно диверсифицировать ее путем перемещения отдельных животных из других популяций.
Если обнаруживается, что у группы животных есть инбридинговая депрессия, объясняет О'Нил, «это означает, что в какой-то момент они пережили своего рода сокращение популяции. И мы можем из одного генома заглянуть в прошлое и фактически смоделировать плотность популяции с течением времени и выяснить, произошло ли это падение популяции недавно? Это связано с антропоценом или оно более древнее? Именно такие вещи ищут менеджеры по охране природы».
Дополнительная информация: Теодор С. Кальбфлейш и др., Консорциум теломер-теломер жвачных животных (RT2T), Nature Genetics (2024). DOI: 10.1038/s41588-024-01835-2
Информация о журнале: Nature Genetics
Предоставлено Университетом Коннектикута
