Daphnia är små kräftdjur, eller "vattenloppor", som är extremt anpassningsbara till sin miljö. Detta beror på deras anmärkningsvärda fenotypiska plasticitet, det vill säga deras förmåga att ändra sin form eller beteende trots att deras genetiska sammansättning förblir oförändrad. Även manliga och kvinnliga Daphnia är genetiskt identiska.
Nu har en grupp vid Osaka University kastat lite ljus över detta fenomen, genom att kombinera två olika RNA-sekvenseringstekniker för att avslöja att vissa gener producerar olika versioner, eller isoformer, av proteinerna de kodar för i manliga och kvinnliga Daphnia.
Fenotypisk plasticitet gör att ett enda genom kan producera olika "fenotyper", vilket innebär att Daphnia kan fysiologiskt anpassa sig till variationer i vattnets salthalt, temperatur, förekomsten av rovdjur och mer.
Artikeln, "Identifiering av genisoformer och deras växlingshändelser mellan manliga och kvinnliga embryon av det partenogenetiska kräftdjuret Daphnia magna," publicerades i Scientific Reports .
En molekyl som kallas RNA produceras från en gen i en process som kallas transkription, som ger instruktioner för cellmaskineriet att sedan göra motsvarande protein. Förändringar i RNA:t efter transkription kan resultera i att flera isoformer, eller något olika RNA-molekyler, produceras från en enda gen.
Sådana isoformvarianter är svåra att studera eftersom de flesta RNA-sekvenseringstekniker endast läser mycket korta sträckor av RNA-molekyler och sedan förlitar sig på beräkningstekniker för att sätta ihop sekvenserna igen. Detta innebär att de fina detaljerna i olika isoformer går förlorade.
Men i ett nytt tillvägagångssätt använde teamet först en nyare, långläst RNA-sekvenseringsmetod kallad Iso-Seq för att exakt identifiera alla de olika isoformer som finns i en art som kallas Daphnia magna, innan de minskade den specifika växlingen av isoformer som förekommer mellan män. och honor som använder mycket exakta kortlästa RNA-sekvenser.
"Enbart kortläst sekvensering kan inte avslöja denna information", förklarar första författaren Yasuhiko Kato. "Denna nya metod, som kombinerar lång- och kortläst sekvensering, avslöjar tidigare okända nyanser av Daphnia-transkription."
"Vi identifierade gener som växlar vilka specifika isoformer som uttrycks på ett könsberoende sätt", tillägger seniorförfattaren Hajime Watanabe. "Detta ger insikt i de biologiska mekanismer som ligger bakom Daphnias unika fenotypiska plasticitet."
Denna forskning avslöjar den molekylära grunden för sexuell dimorfism i Daphnia, en ekologiskt viktig art, och ger ett verktyg för att förstå hur miljöförhållanden kan avgöra kön hos denna art. Dessa fynd öppnar alltså vägen för ytterligare framsteg inom kräftdjursvattenbruk.
Mer information: Yasuhiko Kato et al, Identifiering av genisoformer och deras växlingshändelser mellan manliga och kvinnliga embryon av det partenogenetiska kräftdjuret Daphnia magna, Scientific Reports (2024). DOI:10.1038/s41598-024-59774-1
Journalinformation: Vetenskapliga rapporter
Tillhandahålls av Osaka University
