Adaptivní evoluce genu CENP-C u rostlin s holocentrickými chromozómy

Instituce: Masarykova univerzita
Fakulta/ústav: Přírodovědecká fakulta
Další údaje o pracovišti: Ústav botaniky a zoologie
Lektoři: František Zedek, Ph.D.
Studenti: Kateřina Lojdová - Gymnázium Brno, Slovanské náměstí, příspěvková organizace

Popis: Adaptivní evoluce centromerického proteinu C (CENP-C) může být u eukaryot s monocentrickými chromozomy důsledkem centromerickému tahu. Centromerický tah je mechanismus, kdy chromozomy, prostřednictvím svých centromer, podvádějí v samičím meiotickém dělení, když vzniká vajíčko. Při samičí meioze totiž tři ze čtyř meiotických produktů zanikají a přežívá pouze vajíčko. O vajíčko tedy stojí za to bojovat. Chromozom, resp. centromera, která se ocitne ve vajíčku, má šanci na evolučním kolbišti pokračovat dál, zatímco ti neúspěšní se dostanou do slepé evoluční uličky. Centromerický tah s sebou ale nese negativní důsledky, jako jsou poruchy meiozy u samců nebo šíření škodlivých mutací s podvádějící centromerou. Tyto negativní projevy centromerického tahu mohou být potlačeny mutacemi v genech/proteinech, které ovlivňují schopnost centromer podvádět. Mutace těchto genů/proteinů, které vedou k potlačení centromerického tahu, budou proto přirozeným výběrem upřednostňovány, budou tzv. pozitivně selektovány, neboli budou adaptivní. Jedním z těchto genů/proteinů, je centromerický protein C (CENP-C), jehož adaptivní evoluce je spojována s centromerickým tahem u rostlinných a živočišných linií s monocentrickými chromozomy. Vedle běžně známých monocentrických chromozomů se ale u některých rostlin a živočichů vyvinuly chromozomy holocentrické, které vlastně centromeru nemají, a tak by u nich neměl centromerický tah fungovat. Jinými slovy, holocentrická struktura chromozómů by měla centromerickému tahu bránit sama o sobě, což by mělo vést k výrazně nižší frekvenci positivní selekce na CENP-C. Cílem práce bude tuto hypotézu testovat. Student(ka) bude izolovat gen CENP-C z holocentrických druhů rostlin čeledi Cyperaceae s využitím metod izolace RNA, DNA, reverzní transkripce, polymerázové řetězové reakce (PCR), klonování do bakterií E. coli a sekvenování. Získané sekvence a selekční režimy, které na CENP-C studovaných druhů působily, bude analyzovat s využitím bioinformatických nástrojů (sekvenční alignment, konstrukce fylogenetického stromu, codon substituční modely).