Анализ соматических проявлений гибридного дисгенеза у Drosophila melanogaster (на модели признака cubitus interruptus Dominant)

Явление и значение атрофии гонад как признака гибридного дисгенеза. Экспериментальное установление изменчивости экспрессивности признака cubitus interruptus Dominant Drosophila melanogaster при индукции синдрома дисгенеза. Тест на атрофию гонад.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Министерство образования и науки Украины

Харьковский национальный университет имени В.Н. Каразина

Кафедра генетики и цитологии

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: Анализ соматических проявлений гибридного дисгенеза у Drosophila melanogaster (на модели признака cubitus interruptus Dominant)

Студентки 4 курса группы БГ-42

направление подготовки биология

Костоглодовой Анжелы

Руководитель: доцент

кафедры генетики и цитологии, к.б.н.

Волкова Н.Е.

г. Харьков

2014 год



РЕФЕРАТ

Работа изложена на 48 страницах компьютерного текста, содержит 6 рисунков и 47 источников литературы.

Ключевые слова: дрозофила, мобильные элементы генома, гибридный дисгенез, соматические проявления гибридного дисгенеза, признак ciD, ген ciD, экспрессивность.

В ходе выполнения работы экспериментально установлена изменчивость экспрессивности признака cubitus interruptus Dominant Drosophila melanogaster при индукции синдрома гибридного дисгенеза. Установлено, что система гибридного дисгенеза в соматических клетках характеризуется следующим эффектом. У гибридов ciDC-S x Пирятин, наблюдается разнонаправленный эффект. Так при снижении уровня атрофии гонад наблюдается увеличение экспрессивности признака ciD.. В эксперименте также был обнаружен и однонаправленный эффект. У гибридов ciDC-S x W-10 наблюдается уменьшение процента атрофии гонад и при этом снижается экспрессивность признака ciD.

гибридный дисгенез атрофия гонада



СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Обзор литературы

1.1 Мобильные элементы D.melanogaster как индукторы гибридного дисгенеза

1.2 Явление и значение атрофии гонад, как признака гибридного дисгенеза

1.3 Соматические проявления гибридного дисгенеза и механизмы их формирования

1.4 Связь экспрессивности признака cubitus interruptus Dominant с экспрессией гена ciD

2. Материалы и методы исследования

2.1 Модельный объект

2.2 Материал исследования

2.3 Методы исследования

2.3.1 Схема эксперимента

2.3.2 Тест на атрофию гонад

2.3.3 Методика оценки экспрессивности признака cubitus interruptus Dominant

2.3.4. Методы статистического анализа

3. Охрана труда

4.Результаты и обсуждения

Выводы

Список литературы



ВВЕДЕНИЕ

Мобильные генетические элементы (МГЭ) являются составной частью всех изученных геномов как про- так и эукариотических организмов [21]. Не смотря на то, что МГЭ широко распространены в геномах разных видов, большинство экспериментально доказанных представлений о механизмах их активности и контроля перемещений связаны с исследованиями на дрозофиле [2]. Так, мобильные генетические элементы представляют собой дискретные сегменты ДНК, которые могут перемещаться из одного местоположения в другое внутри хромосом или между ними. Геном Drosophila melanogaster содержит около 50-ти различных семейств мобильных генетических элементов, которые вместе составляют 10-15 % ДНК этого вида. Число копий элементов отдельных семейств варьирует от нескольких до сотни, и при активации они могут оказывать значительное влияние на функционирование генома и на генетическую изменчивость [31].

МГЭ имеют несколько механизмов перемещения и могут выполнять разные функции, в связи с чем, активация различных семейств мобильных элементов может иметь как отрицательные, так и положительные последствия для генома хозяина [29].

Выяснение механизмов действия МГЭ на геном эукариот является в настоящее время одной из наиболее актуальных проблем современной генетики. Показано, что транспозиционная активность МГЭ является основным источником мутагенеза и что существенную роль в регуляции мутабильности в природных популяциях дрозофил играет семейство Р- и hobo- транспозонов, активность которых максимальна в условиях Р-М и Н-Е системах гибридного дисгенеза соответственно [39]. Широкое географическое распространение этих транспозонов и их причастность к вспышкам частот мутаций значительно усилило интерес к изучению популяций, имеющих Р- и hobo-цитотип. Тем более что аналогичные генетические структуры обнаружены и у других высших организмов, в том числе и у млекопитающих [25].

К настоящему времени накоплены следующие данные. Большая часть генных мутаций у дрозофилы - это результат инсерций МГЭ. Инсерции МГЭ могут изменять активность генов, так как в своей структуре содержат мотивы систем управления (регуляторные элементы генов) и энхансеры, состоящие из нескольких модулей, и поэтому они обладают способностью связываться с различными регуляторными белками, активирующими процесс транскрипции. Такая способность мобильных элементов изменять (понижать или повышать) уровень активности близлежащих генов оказалась достаточно неожиданной [40]. Изучение первичной последовательности МГЭ выявило, что в их структуре есть большое количество регуляторных сайтов и сигнальных последовательностей. Это значит, что МГЭ могут очень интенсивно воздействовать на работу гена, не разрушая сам ген. В результате кроссинговера между МГЭ могут возникать хромосомные перестройки различных типов: инверсии, дупликации и делеции. МГЭ могут достраивать теломерные концы хромосом. МГЭ могут участвовать в горизонтальном переносе генов. МГЭ могут откликаться «вспышкой транспозиций» при различных стрессовых воздействиях на геном. Такие МГЭ, как Р- и hobo-транспозоны (и некоторые другие) обладают способностью вызывать синдром гибридного дисгенеза, что проявляется у потомства в виде повышенной частоты генных мутаций, хромосомных аберраций и нерасхождения хромосом, явления рекомбинации у самцов, а также стерильности гибридов [34].

Перемещения МГЭ у дрозофилы происходят преимущественно в клетках зародышевого пути. Попытки выявить активность МГЭ в клетках соматических тканей долгое время не были успешными, и сохранялось представление о том, что перемещения МЭ у дрозофилы ограничены половыми клетками [3]. Большая часть таких работ была проведена с использованием генетических методов и моделей на линиях Drosophila melanogaster при Р-М-гибридном дисгенезе. Молекулярными методами было подтверждено, что перемещения Р-элемента в клетках соматических тканей заблокированы за счет особенностей сплайсинга [22]. Для hobo-элемента так же предполагается тканеспецифичная регуляция продукции транспозазы, но на уровне транскрипции [28]. В ряде работ описаны случаи перемещения ретротранспозонов в соматических тканях у высших организмов [26]. Что касается транспозонов, до сих пор сохраняется неясность в вопросе о возможности их перемещения в соматических клетках у Drosophila melanogaster. Выявление возможности и изучение особенностей транспозиций МГЭ в соматических клетках имеет большое значение, поскольку в ряде работ описан повреждающий эффект соматических перемещений Р-элемента [34]. Одной из важных причин повышенного интереса к соматическим эффектам активного перемещения МГЭ является потенциальная угроза малигнизации клеток при соматическом мутагенезе.

Цель работы: установить изменяется ли экспрессивность признака cubitus interruptus Dominant Drosophila melanogaster при индукции синдрома гибридного дисгенеза.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

Провести поиск и анализ литературы по теме исследования.

Освоить лабораторные методы работы с дрозофилой.

Поставить скрещивания самок линии ciDC-S D. melanogaster с самцами из линий, содержащих Р- или hobo-элемент, для индукции синдрома гибридного дисгенеза.

Проанализировать изменчивость проявления признака cubitus interruptus Dominant у особей с гибридным дисгенезом и без, потомков одних родителей.



1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Мобильные элементы D. melanogaster как индукторы гибридного дисгенеза

МГЭ D. melanogaster по разным оценкам занимают от 15 до 22% всего генома. Это относительно небольшая часть по сравнению с высшими растениями, эндосимбиотическими бактериями и даже человеком. Каминкер в своей работе 2002 года, проанализировав геномную последовательность дрозофилы, установил наличие в ней 85 известных и 8 новых семейств МГЭ, которые встречались в количестве от 1 до 146 копий на геном. Идентифицировано 1572 полноразмерных и неполноразмерных МГЭ, что составляет 3,86% всей проанализированной последовательности эухроматина. Более чем две трети найденных элементов оказались неполноразмерными. В центромерных районах хромосом плотность МГЭ в 4,7 раз больше, чем в других районах. МГЭ дрозофилы предпочитают встраиваться в межгенные пространства, и часто располагаются в пределах другого МГЭ того же или иного класса и эти оценки не окончательны [40].

Сегодня МГЭ (их активация) считаются одним из основных факторов эволюционного процесса. Известно, что активное перемещение МГЭ индуцируется тепловым шоком. Система ответа на тепловой шок активируется не только повышением температуры, но и воздействием других весьма разнообразных внешних факторов: вирусным заражением клеток, обработкой ядами, детергентами, другими химическими факторами, нарушением энергетического обмена клеток и т.д. Все эти воздействия являются стрессовы...