Новые геномы хищных птиц

В работе, опубликованной в журнале BMC Genome Biology, отсеквенировали геномы и сделали транскриптомы для 20 видов птиц, включая филина Bubo bubo, восточную совку Otus sunia и обыкновенную пустельгу Falco tinnunculus.

На самом деле, геномы для некоторых из них уже существовали, но были c низким покрытием и собраны не очень качественно, поэтому работать с ними и делать уверенные выводы представляло проблему. В обсуждаемой статье, геномы были прочитаны на секвенаторах Illumina HiSeq с покрытием свыше 185x. Для сравнения, в предыдущей работе покрытие было около 30x, что считается достаточно низким. Значение N50 в полученных после сборки скаффолдах варьировало от 7.49 до 29.92 Мб.

Сравнение геномов хищных и нехищных птиц показало различия, затрагивающие сенсорную, мышечную, кровеносную и дыхательную системы. По всей видимости, они дают преимущества, необходимые для хищнического образа жизни. Также, авторы обнаружили гены, которые дифференциально экспрессировались у ночных и дневных хищников, и были связаны со зрением, а также с циркадными ритмами.

 

Филогения и информация о геномах хищных птиц. Топология филогенетического дерева была адаптирована из проекта Avian Phylogenomics Project и базы данных TimeTree. В узлах указано подсчитанное время расхождения ветвей (в миллионах лет от настоящего времени). Тёмно-красным указаны виды с высоким качеством геномных сборок (длина скаффолдов N50 > 1 Мб), оранжевым указаны виды с низким качеством сборок, чёрным – виды, для которых был секвенирован весь геном, а серым – нехищные виды с высоким качеством генома. Звёздочка возле названия означает птиц, геномы которых отсеквенированы в обсуждаемом исследовании. Геном птицы с двумя звёздочками был ранее собран, но с низким качеством. В данном исследовании его пересеквенировали и пересобрали. Рисунок из обсуждаемой статьи.

При этом, сходства между хищными птицами проявлялись даже в случае, если они принадлежали к разным отрядам – совообразным Strigiformes, ястребообразным Accipitriformes и соколиным Falconidae. Например, было замечено увеличение размеров семейств генов, которые ассоциированы с восприятием звуков.

С другой стороны, если взглянуть на статистику dN/dS, соотношение нормированного числа несинонимичных мутаций к синонимичным, то у всех исследованных хищных птиц только два гена, RHCE и CENPQ, эволюционировали под действием положительного отбора.

Если же смотреть на предковые ветви пар отрядов, то тогда появляются ещё положительно эволюционирующие гены SFTPA1 у Strigiformes и Falconiformes, а также TFF2 и PARL у Strigiformes и Accipitriformes. Белок, который кодируется геном SFTPA1, играет важную роль в защите от респираторных патогенов, а белок, кодируемый TFF2, ускоряет заживление ран в желудке и ингибирует секрецию желудочного сока.

По результатам работы можно сказать, что, во-первых, теперь есть геномы птиц лучшего качества и их можно использовать в своих проектах. А во-вторых, стало яснее, что же лежит в основе отличий между хищными и нехищными птицами, а также ночными и дневными хищниками.

3.12.2019

Источник: Институт биоинформатики https://m.vk.com/@bioinf-novye-genomy-hischnyh-ptic

Статья: https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-019-1793-1.