Jak oddělit zrno od plev v genomech rostlin

Genomy rostlin jsou různé – od skromných 54 milionů párů bází (Mb) u řeřišnice Cardamine amara až po mamutí genom o velikosti 124 000 Mb u řebčíku Fritillaria assyriaca. (Pro srovnání: člověk se honosí nikterak výrazným genomem o 3200 Mb.) S velikostí genomu rostou náklady na jejich čtení. Sekvencovat genomy významných plodin – sóji, čiroku, kukuřice, pšenice – o velikosti mezi 735 Mb a 16 900 Mb není proto ani snadné, ani levné.

Naprostá většina bází genomů rostlin nepatří genům, ale smečce repetitivních sekvencí. Jde o různě dlouhé úseky DNA složené z nějakého neustále se opakujícího krátkého motivu, podobně jako basové linky na deskách klubových DJ. Je to vlastně banda molekulárních příživníků, jejichž existence nám připomíná, jak je hloupé si přírodu idealizovat, a jejichž osekvencování je naprosto k ničemu. Zajímavé je jen to, kde tyto motivy začínají a kde končí.

Joseph Bedell se svými kolegy během sekvencování tropické obilniny čiroku (Sorghum bicolor) vyvinul rafinovanou metodu umožňující odfiltrovat repetitivní sekvence, tedy celých 75 % příslušného genomu. Použili při tom metylační filtraci, postup využívaný při pilotních analýzách rostlinných genomů. Trik je v tom, že repetitivní sekvence jsou u rostlin metylovány (mají na sobě navěšeno) mnohem častěji než sekvence nesoucí geny. Autoři studie vkládali kousky genomu čiroku do bakterií schopných specificky likvidovat metylovanou DNA. Nakonec byla „profiltrovaná“ DNA čiroku opět izolována a osekvencována.

Metylační filtrace zmenšila velikost sekvencovaného genomu čiroku z 735 Mb na přibližně 250 Mb. Pokud jde o účinnost metody, metylační filtrace byla s to zachytit přes 90 % genů čiroku. Metylační filtrace sice nezmapuje kompletní genom, ale geny s ní najdete rychleji a snadněji než s běžnými sekvenovacími postupy. (PLoS Biology 3, e39, 2005/1)