Токийский университет: геном водоросли из 20 хромосом сохранился в клетках хомяка и человека в культуре
Исследователи слили красную водоросль Cyanidioschyzon merolae с культивируемыми клетками хомяка и человека; её ДНК сохранялась без отбора 95 поколений, подавленная метилированием.
Группа из Токийского университета сообщила в Nature Communications, что клетки млекопитающих в культуре могут получить и удерживать ДНК водоросли в масштабе целого генома. Донором стала красная микроводоросль Cyanidioschyzon merolae, геном которой распределён по 20 хромосомам. Реципиентами были клетки яичника китайского хомячка и линия клеток человека, полученная из опухоли соединительной ткани nature.com
Nature Communicationsnature.comОткрыть источник ↗. Гибридные клетки содержали более 16 Mb ДНК водоросли, включая целые хромосомы.
Слияние и поглощение
Авторы проверили два пути: фагоцитарное поглощение целых клеток водоросли и слияние клеток с помощью полиэтиленгликоля. Поглощение работало с гораздо меньшей частотой, чем слияние. По данным пересказа публикации, слияние давало в среднем 3098 устойчивых колоний на 12 млн клеток, а поглощение — 3,7.
В работе получено 31 стабильная гибридная линия: 18 из клеток хомячка и 13 из клеток человека. В клетках хомячка большая часть генома водоросли перешла к хозяину, а одна линия получила его целиком. Клетки человека оказались более избирательными. Покадровая съёмка живых клеток зафиксировала раннее появление ДНК водоросли в ядре после слияния.
ДНК водоросли сохранялась в виде структур с теломерами, прикреплённых к хромосомам хозяина. Клетки делились 155 поколений под действием антибиотика. После его отмены ДНК водоросли удерживалась ещё 95 поколений без отбора nature.com
Nature Communicationsnature.comОткрыть источник ↗. Хлоропласты разрушились при слиянии, фотосинтеза клетки не вели и росли как обычные культуры животных клеток.
Метилирование как «привратник»
Переданная ДНК водоросли постепенно накапливала метилирование, а в её гистонах увеличивалось число репрессивных модификаций. Она образовала гетерохроматиновые домены, физически связанные с хромосомами хозяина. Около 96% перенесённых генов водоросли не показали заметной экспрессии. Среди собственных генов хозяина активность 1,55% выросла, а 0,33% снизилась.
Затем авторы использовали клетки хомячка без DNMT3A — метилтрансферазы ДНК de novo. В них образовалось меньше стабильных гибридных колоний, и они удерживали меньше ДНК водоросли. Авторы трактуют это как роль метилирования ДНК в роли «привратника» при стабильном размещении чужих геномов. Они описывают эпигенетический механизм, который способствует сохранению крупных фрагментов чужеродной ДНК между далеко родственными эукариотами.
Все эксперименты выполнены на культивируемых клетках.
