Forskere afslører, hvordan genetisk identiske vandlopper udvikler sig til forskellige køn

Dafnier er små krebsdyr, eller "vandlopper", som er ekstremt tilpasningsdygtige til deres miljø. Dette skyldes deres bemærkelsesværdige fænotypiske plasticitet, dvs. deres evne til at ændre deres form eller adfærd på trods af, at deres genetiske sammensætning forbliver uændret. Selv mandlige og kvindelige dafnier er genetisk identiske.

Nu har en gruppe ved Osaka University kastet lidt lys over dette fænomen ved at kombinere to forskellige RNA-sekventeringsteknikker for at afsløre, at visse gener producerer forskellige versioner eller isoformer af de proteiner, de koder for i mandlige og kvindelige Daphnia.

Fænotypisk plasticitet gør det muligt for et enkelt genom at producere forskellige "fænotyper", hvilket betyder, at Daphnia fysiologisk kan tilpasse sig variationer i vands saltholdighed, temperatur, tilstedeværelsen af ​​rovdyr og mere.

Artiklen, "Identifikation af genisoformer og deres skiftende begivenheder mellem mandlige og kvindelige embryoner af det parthenogenetiske krebsdyr Daphnia magna," blev offentliggjort i Scientific Reports .

Et molekyle kaldet RNA produceres ud fra et gen i en proces kaldet transkription, som giver instruktioner til det cellulære maskineri for derefter at lave det tilsvarende protein. Ændringer i RNA'et efter transkription kan resultere i, at flere isoformer eller lidt forskellige RNA-molekyler produceres fra et enkelt gen.

Sådanne isoformvarianter er vanskelige at studere, fordi de fleste RNA-sekventeringsteknikker kun læser meget korte strækninger af RNA-molekyler og derefter stoler på beregningsteknikker til at samle sekvenserne sammen igen. Det betyder, at de fine detaljer i forskellige isoformer går tabt.

Men i en ny tilgang brugte holdet først en nyere, langlæst RNA-sekventeringsmetode kaldet Iso-Seq til præcist at identificere alle de forskellige isoformer, der findes i en art kaldet Daphnia magna, før de indsnævrede den specifikke skift af isoformer, der forekommer mellem hanner og hunner, der bruger meget nøjagtige kortlæste RNA-sekvenser.

"Short-read sekventering alene er ikke i stand til at afdække denne information," forklarer førsteforfatter Yasuhiko Kato. "Denne nye tilgang, der kombinerer lang- og kortlæst sekvensering, afslører hidtil ukendte nuancer af Daphnia-transskription."

"Vi identificerede gener, der skifter, hvilke specifikke isoformer der udtrykkes på en kønsafhængig måde," tilføjer seniorforfatter Hajime Watanabe. "Dette giver indsigt i de biologiske mekanismer, der ligger til grund for den unikke fænotypiske plasticitet af Daphnia."

Denne forskning afslører det molekylære grundlag for seksuel dimorfi i Daphnia, en økologisk vigtig art, og giver et værktøj til at forstå, hvordan miljøforhold kan bestemme køn i denne art. Disse resultater åbner således vejen for yderligere fremskridt inden for krebsdyrakvakultur.

Flere oplysninger: Yasuhiko Kato et al., Identifikation af genisoformer og deres skiftende begivenheder mellem mandlige og kvindelige embryoner af det parthenogenetiske krebsdyr Daphnia magna, Scientific Reports (2024). DOI:10.1038/s41598-024-59774-1

Journaloplysninger: Videnskabelige rapporter

Leveret af Osaka University