Роль митохондрий в зависящей от пола и возраста экспрессии генов у видов, лишенных половых хромосом

Митохондрии выполняют множество функций, многие из которых связаны с взаимодействием с генными продуктами, кодируемыми ядром. Эти функции митохондрий, особенно те, которые связаны с производством энергии, могут различаться у представителей разных полов и в разном возрасте. В данной работе мы измерили влияние митохондрий на экспрессию генов, специфичную для пола и возраста, у родительских и реципрокных гибридов F1 между аллопатрическими популяциями Tigriopus californicus с более чем 20% дивергенцией митохондриальной ДНК. Поскольку у этого вида отсутствуют половые хромосомы, митохондриальные эффекты, обусловленные полом, не искажаются эффектами половых хромосом. Результаты выявили всеобъемлющие половые различия в митохондриальных эффектах, включая влияние на энергетику и старение, затрагивающее ядерные взаимодействия по всему геному. С помощью секвенирования РНК отдельных особей было обнаружено, что половые различия объясняют более 80% дисперсии экспрессии генов. Самцы имели более высокую экспрессию митохондриальных генов и митохондриально-таргетных белков (MTP), участвующих в окислительном фосфорилировании (OXPHOS), в то время как самки имели повышенную экспрессию не-OXPHOS MTP, что указывает на выраженный половой диморфизм энергетического метаболизма на уровне всего организма. Сравнение реципрокных гибридов F1 позволило понять природу мито-ядерных взаимодействий, показав как митохондриальные эффекты на ядерную экспрессию, так и ядерные эффекты на митохондриальную экспрессию. Хотя на основе небольшого набора скрещиваний, специфичное для пола увеличение экспрессии митохондрий с возрастом было связано с большей продолжительностью жизни. Сеть идентифицировала ядерные компоненты сильных мито-ядерных взаимодействий и обнаружила, что они являются полово-диморфными. Эти результаты подчеркивают глубокое влияние митохондрий и мито-ядерных взаимодействий на половую и возрастную экспрессию генов.