Введение

Нуклеоморфы — это небольшие, рудиментарные эукариотические ядра, обнаруженные между внутренней и внешней парами мембран в некоторых пластидах. Считается, что они являются останками примитивных ядер красных и зеленых водорослей, поглощенных более крупным эукариотом. Поскольку нуклеоморф расположен между двумя наборами мембран, нуклеоморфы подтверждают эндосимбиотическую теорию и служат доказательством того, что пластиды, содержащие их, являются сложными пластидами. Наличие двух наборов мембран указывает на то, что пластид, будучи прокариотом, был поглощен эукариотом – водорослью, которая, в свою очередь, была поглощена другим эукариотом – клеткой-хозяином, что делает пластид примером вторичного эндосимбиоза.

Организмы с известными нуклеоморфами

До сих пор известно лишь две монофилетические группы организмов, содержащие пластиды с рудиментарным ядром или нуклеоморфом: криптомонады супергруппы Cryptista и хлораханиофиты супергруппы Rhizaria, для обеих из которых секвенированы геномы нуклеоморфов.

Нуклеоморфный геном

Нуклеоморфы представляют собой одни из самых маленьких геномов, которые когда-либо были секвенированы. После того, как красная или зеленая водоросль была поглощена криптомонадой или хлорахинофитом, соответственно, её геном был редуцирован. Нуклеоморфные геномы как криптомонад, так и хлорахинофитов сошлись к схожему размеру, уменьшившись от более крупных геномов. Они сохранили всего три хромосомы, при этом многие гены были перенесены в ядро клетки-хозяина, а другие были полностью утрачены. Уникальное сочетание клетки-хозяина и сложного пластида приводит к клеткам с четырьмя геномами: двумя прокариотическими геномами (митохондрией и пластидой красных или зеленых водорослей) и двумя эукариотическими геномами (ядром клетки-хозяина и нуклеоморфом). Криптомонада *Guillardia theta* стала важным объектом для ученых, изучающих нуклеоморфы. Полная последовательность её нуклеоморфа была опубликована в 2001 году и составила 551 Кпн. Последовательность *G. theta* дала представление о том, какие гены сохранились в нуклеоморфах. Большинство генов, переместившихся в клетку-хозяина, были связаны с синтезом белка, оставив после себя компактный геном, состоящий в основном из однокопийных «генов домашнего хозяйства» (влияющих на транскрипцию, трансляцию, сворачивание белка, деградацию и сплайсинг) и не содержащий мобильных элементов. Геном содержит 513 генов, 465 из которых кодируют белки. Тридцать генов считаются пластидными генами, кодирующими пластидные белки. Последовательность генома другого организма, хлорарахниофита *Bigelowiella natans*, указывает на то, что его нуклеоморф, вероятно, является рудиментарным ядром зеленой водоросли, в то время как нуклеоморф в *G. theta*, вероятно, произошел от красной водоросли. Геном *B. natans* меньше, чем у *G. theta*, – около 373 Кпн, и содержит 293 гена, кодирующих белки, по сравнению с 465 генами в *G. theta*. *B. natans* также имеет всего 17 генов, кодирующих пластидные белки, что также меньше, чем у *G. theta*. Сравнение двух организмов показало, что *B. natans* содержит значительно больше интронов (852), чем *G. theta* (17). Интроны у *B. natans* также были меньше, варьируясь от 18 до 21 п.н., в то время как интроны *G. theta* варьировались от 42 до 52 п.н.

Персистентность нуклеоморфов

Нет зафиксированных случаев наличия рудиментарных ядер ни в каких других организмах, содержащих вторичные пластиды, однако они сохранились независимо в криптомонадах и хлорахиниофитах. Перенос генов пластид происходит часто у многих организмов, и необычно, что эти нуклеоморфы не исчезли полностью. Одна из теорий, объясняющих, почему эти нуклеоморфы не исчезли, как это произошло в других группах, заключается в том, что интроны, присутствующие в нуклеоморфах, не распознаются сплайсосомами хозяина из-за своего малого размера и, следовательно, не могут быть вырезаны и впоследствии встроены в ДНК хозяина. Нуклеоморфы также часто кодируют многие собственные важные функции, такие как транскрипция и трансляция. Некоторые полагают, что нуклеоморф будет существовать до тех пор, пока в нем присутствует ген, кодирующий белки, необходимые для функционирования пластиды, которые не производятся клеткой-хозяином.