«Pinia taeda» или, привычнее, ладанная сосна — весьма интригующий организм. Найденная на юго-востоке США ладанная сосна оказалась ценным деревом, теперь её посадки заняли обширные плантации по всей стране из-за высокой стоимости её древесины. А новое генетическое исследование показало, что геном этой сосны больше, чем у человека – а фактически, больше, чем любой другой геном, изученный до сих пор.
Традиционное секвенирование ДНК включает в себя методики, разработанные Фредериком Сэнгером в 1977 году, поэтому не удивительно, что сейчас мы называем его метод Сэнгер-секвенированием. Хотя этот метод оказался невероятно полезным на протяжении многих лет, он может быть использован только для небольших последовательностей ДНК от 100 до 1000 пар оснований, которые являются строительными блоками ДНК. Для сравнения — геном человека имеет более 3 млрд. оснований. При этом секвенирование многоклеточных организмов показало, что размер генома не обязательно диктует сложность организма.
Но существует способ разрешения ограничений, налагаемых на Сэнгер-последовательности — дробные последовательности. Это когда большие нити ДНК разбиваются на случайные мелкие фрагменты, значительно более простые в обращении. Эти фрагменты могут быть упорядочены с помощью Сэнгер-последовательности, которую также называют цепочкой прекращения. После нескольких повторных раундов этой фрагментации и сборки последовательностей, компьютер будет идентифицировать перекрывающиеся последовательности и использует эти данные, чтобы сшить вместе единую непрерывную последовательность. Но последовательность генома ладанной сосны оказалась настолько громоздкой, что даже этот метод не смог её сократить. Учёным удалось решить эту проблему, только изменив методику дробления, генерируя и сравнивая полученные клоны, а затем секвенируя все результаты воедино.
Итоги их работы были опубликованы в журнале Genome Biology, и оказалось, что геном ладанной сосны содержит 22.180.000.000 пар оснований, что более чем в семь раз превышает геном человека. Как было установлено, 82% этих генов — это повторяющиеся последовательности, по сравнению с лишь 25% в геноме человека. Помимо этого учёные выявили многочисленные гены с важными функциями, вроде устойчивости к болезням, которые могут иметь большое значение в лесной промышленности.
Этот новый и эффективный подход теперь может быть применен к расшифровке генетических последовательностей других сложных организмов.