Erstes vollständiges Vogelgenom enthüllt Tausende versteckte Singvogelgene

Forscher der Rockefeller University haben die erste vollständige Genom-Assemblierung des Zebrafinken erstellt, dabei 2 710 bisher unbekannte Gene aufgedeckt und das bisher genaueste Vogelgenom geliefert. Der Erfolg, der am 6. August in Cell veröffentlicht wurde, schließt langjährige Lücken in der genetischen Karte des Singvogels und bietet eine neue Grundlage für die Erforschung der Biologie des vokalen Lernens.rockefeller+1

Ein Meilenstein für die Vogelgenomik

Die neue Assemblierung ist das erste vollständig phasierte, diploide Telomer-zu-Telomer-Genom eines Vogels. Das bedeutet, dass es jedes Chromosom von Ende zu Ende erfasst und gleichzeitig die von jedem Elternteil geerbte DNA unterscheidet. Es fügt etwa 90 Millionen Basenpaare hinzu, die in früheren Versionen fehlten, und löst alle 11 der winzigen Punktchromosomen des Zebrafinken auf, Strukturen, die sich Sequenzierungstechnologien lange entzogen hatten.technologynetworks+1

Die Arbeit ist Teil eines koordinierten Pakets von 10 Artikeln des Telomere-to-Telomere Consortiums, die gleichzeitig in Cell und Cell Genomics veröffentlicht wurden und die Methoden des Konsortiums zur Genomvervollständigung von Menschen auf andere Arten ausweiten.eurekalert+1

"Dies stellt das zweite vollständige Genom eines vokal lernenden Tieres dar. Das erste war ein Mensch", sagte Erich D. Jarvis, Leiter des Laboratory of Neurogenetics of Language an der Rockefeller University. "Wenn es ein Schlüsselmolekül gibt, das eine nicht-vokal lernende Spezies in eine vokal lernende Spezies verwandelt, dann ist es irgendwo da drin."rockefeller+1

Überwindung hartnäckiger technischer Barrieren

Vogelgenome sind bekanntermaßen schwer zu assemblieren, da sie Dutzende von Mikrochromosomen und lange Abschnitte repetitiver DNA enthalten, die Sequenzierungsgeräte zum Stillstand bringen. Das Team kombinierte mehrere Sequenzierungstechnologien, einschließlich Methoden, die außergewöhnlich lange DNA-Moleküle lesen können, und entwickelte ein benutzerdefiniertes Protokoll zum chemischen Spülen und Neustarten der Geräte, wenn repetitive Sequenzen diese verstopften.bioengineer+1

Im Gegensatz zum ersten menschlichen Telomer-zu-Telomer-Genom, das auf einer haploiden Zelllinie basierte, erforderte dieses Projekt die korrekte Trennung zweier elterlicher Chromosomensätze in einem diploiden Organismus – eine Unterscheidung, die für das Verständnis der Genregulation, Krankheitsanfälligkeit und des Verhaltens von Bedeutung ist.bioengineer

Zentromere und evolutionäre Hinweise

Zu den folgenreichsten Ergebnissen gehört die Kartierung der Zentromere des Zebrafinken. Die Forscher entdeckten, dass Vögel eine hochgradig organisierte Zentromerarchitektur teilen, die bisher als einzigartig für Säugetiere galt. "Das Zentromer ist eine grundlegende Einheit der Zelle, die jede Zellteilung ermöglicht und die korrekte Segregation der Chromosomen sicherstellt", sagte Giulio Formenti, wissenschaftlicher Mitarbeiter im Jarvis-Labor.technologynetworks+1

Das Genom wird nun in das Vertebrate Genomes Project integriert, das Jarvis und Formenti gemeinsam leiten, wo es als Referenz für vergleichende Analysen über den gesamten Stammbaum der Wirbeltiere dienen wird.rockefeller+1

"Dies ist ein Wendepunkt für das Fachgebiet", sagte Jarvis. "Wir haben das gesamte Genom, und Wissenschaftler können es nun nutzen, um die Biologie zu erforschen."technologynetworks