Українські рефератиучбові матеріали на українській мові

RefBaza.com.ua пропонує студентам та абітурієнтам найбільшу базу з рефератів! Також ви можете ділитися своїми рефератами для поповнення бази.

Синдром гібридного дисгенеза у Drosophila melanogaster

Реферат: Синдром гібридного дисгенеза у Drosophila melanogaster

Запровадження

Мобільні генетичні елементи (МГЭ) представляють дискретні сегменти ДНК, що потенційно можуть переміщатися вже з місцеположення до іншого всередині хромосом чи торгівлі між ними. На цей час мобільні генетичні елементи виявлено в геномах практично всіх вивчених організмів (Хесин, 1984). Геном Drosophila melanogaster містить близько 50-ти різних сімейств мобільних генетичних елементів, які спільно становлять 10-15 % ДНК цього виду (Finnegan, Fawsett, 1986; FlyBase, 1999). Кількість копій елементів окремих сімейств варіює від кількох основних до сотні, і за активації можуть надавати значний вплив на функціонування геному (Britten, 1997) і генетичну мінливість (Kidwell, Lisch, 1997). Мобільні генетичні елементи мають кілька механізмів переміщення і може виконувати різні функції (табл. 3), у зв'язку з ніж, активація різних сімейств мобільних елементів може мати як негативні, і позитивні наслідки для геному хазяїна (Kidwell, Lisch, 1997).

Синдром гібридного дисгенеза

Деякі МГЭ дрозофіли здатні активироваться особливих межлинейных скрещиваниях і викликати сукупність генетичних порушень відомі як синдром гібридного дисгенеза (Kidwell et al., 1977; Bregliano et al., 1980). Ці порушення включають підвищену частоту мутацій, хромосомних аберацій і рекомбінацій, температуро-зависимую стерильність (Bregliano et al., 1980). На цей час описано три незалежні системи гібридного дисгенеза, у яких прояв перелічених вище порушень зумовлено активністю мобільних елементів I, P і hobo (Bregliano et al., 1980). Усі три системи мають складні механізми регуляції активності мобільних генетичних елементів. Ці механізми безпосередньо пов'язані з процесами транспозиції і репарації, тому реагують на дію чинників, які впливають ці процеси. Дослідження питання функціонування систем гібридного дисгенеза в несприятливі погодні умови довкілля може мати велике теоретичне і прикладне значення (Іващенко та інших., 1990).

P-M система гібридного дисгенеза відкрили середині 1970-х років (Kidwell et al., 1977) і сьогодні є найбільш вивченій стосовно H-E і I-R системам. За виникнення цією системою гібридного дисгенеза відповідає мобільний елемент P (Engels, 1989). Відповідно до наявністю в геномі P-элементов розрізняють кілька типів ліній Drosophila melanogaster (Raymond et al., 1991). P-линии містять 30-60 копій P-элемента, одна третина яких складається з повних P-элементов, а дві третини з дефектних (O'Hare, Rubin, 1983; O'Hare et al., 1992). Ці лінії мають P-цитотип. У геномі M-линий відсутні P-элементы, і вони теж мають M-цитотип. Синдром гібридного дисгенеза спостерігається лише за схрещуванні самок з M-линий (Maternal) з самцями з P-линий (Paternal), проте, оскільки P-цитотип наслідується за материною лінії, нащадка зворотних схрещувань між P-самками і M-самцами зазвичай нормальне. Додатково розрізняють також M' і Q лінії. M' чи псевдо-M лінії мають у своєму геномі безліч дефектних P-элементов, проте, характеризуються наявністю слабкого потенціалу репресії (M-цитотип) (Simmons et al., 1987). Деякі M'-линии здатні індукувати певні аспекти гібридного дисгенеза. Q-линии також несуть в геномі дефектні елементи і, подібно P-линиям, мають P-цитотип. Q-линии у змозі індукувати дисгенез в скрещиваниях зі справжніми M-линиями (Simmions et al., 1985).

Нині P-элемент докладно вивчений на молекулярному рівні, що дозволяє нам чіткіше його функції в P-M системі гібридного дисгенеза. Як відзначалося, в геномі Drosophila melanogaster зустрічаються структурно і функціонально гетерогенні P-элементы (O'Hare, Rubin, 1983). Полноразмерный P-элемент має довжину 2907 п.н. разом й характеризується наявністю термінальних инвертированных повторів розміром 31 п.н. і субтерминальными инвертированными повторами розміром 11 п.н., що необхідні його переміщення (O'Hare, Rubin, 1983). Внутрішня частина містить невеличкий инвертированный повтор з функціями і ген транспозазы, що з чотирьох экзонов й трьох интронов (Engels, 1989). Ген транспозазы кодує білок необхідний переміщення P-элемента, тому повнорозмірний P-элемент сам контролює своє переміщення, т. е. є автономним (Rio et al., 1986). Крім повнорозмірних P-элементов, в геномі різних ліній Drosophila melanogaster зустрічаються дефектні копії (O'Hare et al., 1992). До них належать KP елемент, який має делецию у центральному ділянці, захоплюючу 808-2560 нуклеотиди (Black et al., 1987), елементи A12 і D50 (Engels, 1989; Rasmusson et al., 1993). Дефектные P-элементы нездатні до синтезу транспозазы, але завдяки схоронності интактных термінальних і субтерминальных послідовностей, можуть переміщатися з допомогою транспозазы повнорозмірних елементів (Engels, 1989).

Сьогодні відомо два типу регуляції активності P-элемента (Engels, 1989). Перший тип регуляції обмежує активність P-элемента лише клітинами зародковій лінії, другий тип регулює активність P-элемента в дисгенных скрещиваниях. Обмеження активності P-элемента лише клітинами зародковій лінії є наслідком регульованого сплайсингу мРНК (Laski et al., 1986). У зародкових клітинах сплайсируются три интрона, що веде до утворення транспозазы. У соматичних тканинах третій интрон не видаляється і, внаслідок присутності цьому интроне стоп-кодона, утворюється урізаний білок, котрий діє як репрессор (Robertson, Engels, 1989). Тканеспецифичный сплайсинг є наслідком дії соматичних чинників, що пригнічують сплайсинг третього интрона (Siebel et al., 1992).

Механізм регуляції транспозиций P-элемента в дисгенных скрещиваниях ще зрозумілий повністю. На нетривалий термін (кілька поколінь) ця регуляція наслідується за материною лінії, але довший термін визначається хромосомно, самими P-элементами. Такий тип регуляції у клітинах зародковій лінії іменується P-цитотипом, його відсутність позначається як M-цитотип. Модель, запропонована до пояснень принципів детермінації і наслідування P-цитотипа, полягає в альтернативному сплайсинге пре-мРНК P-элемента лише на рівні 2-3 интрона. Цей альтернативний сплайсинг визначає продукцію транспозазы чи репрессора. Сплайсинг залежить від концентрації пре-мРНК P-элемента, будучи менш ефективний, коли концентрація низька (O'Hare et al., 1992). У P-цитотипе промотор P-элемента репресований, що веде до низькою концентрації пре-мРНК і до синтезу репрессорного білка. Навпаки, в дисгенных умовах P-промотор не репресований, що веде до високої концентрації пре-мРНК і до синтезу транспозазы. Ця модель була спочатку підтверджено генетичними методами (Lemaitre et al., 1993) і далі даними молекулярного аналізу (Roche et al., 1995). Репрессионная здатність P-элемента залежить також від структури та положення у геномі (Ronsseray et al., 1997).

Високий рівень регуляції переміщень P-элемента передбачає високу чутливість P-M системи гібридного дисгенеза до дії ДНК-повреждающих факторів, і щодо порушень у процесах репарації. Справді, це численними експериментальними чинниками. Показано, що опромінення впливає ефекти транспозиций P-элемента за умов гібридного дисгенеза, що підвищує вихід рецесивних і домінантних летальних мутацій (Margulies et al., 1986, 1987). Наблюдаемый у своїй ефект синергичного дії опромінення і активності транспозона, найімовірніше, пов'язані з індукцією цими двома чинниками однотипних ушкоджень ДНК, саме, двунитевых розривів. Здатність P-элемента викликати лінкор серйозно пошкоджено ДНК, і навіть активність на премейотических стадіях розвитку яйцеклітин, обумовлює підвищений інтерес до питання функціонуванні P-M системи гібридного дисгенеза за умов порушення репарації. Особливого значення може мати мутації в генах mei-9+ і mei-41+, контролюючих одночасно мейотическую рекомбінацію і репарацію (Sekelsky et al., 1998). При дослідженні системи транспозиций за умов гібридного дисгенеза у ліній з мутаціями генів репарації mei-9+, mei-41+ і mus101+ не спостерігали видимого ефекту до рівня рекомбінації у самці та инсерционный мутагенез (Slatko et al., 1984). Мутації mei-41 і mus101 мали подовжений ефект на нерасхождение хромосом і ембріональну смертність, посилюючи їх, присутність мутації mei-41 значно знижувало поява хромосом з P-элементами. Ці ефекти спостерігали тільки в мух з M-цитотипом, що демонструє їх обумовленість синдромом гібридного дисгенеза. З цих результатів зроблено висновок, що дефекти у процесі пострепликативной репарації (мутація mei-41) посилюють з проявів гібридного дисгенеза, яким супроводжують події клітинної загибелі і домінантною летальності (Slatko et al., 1984). Проте, ні пострепликативная репарація (мутація mei-41) ні эксцизионная репарація (мутація mei-9) не впливають до рівня рекомбінації у самці та частоту инсерций. У той самий час показано, що у присутності мутацій mei-9 і mei-41 різко підвищується рівень индуцированных гібридним дисгенезом видимих мутацій, зокрема, в локусі singed (Eeken, Sobels, 1981). Важливість шляхів пострепликативной і эксцизионной репарації для репарації ушкоджень, индуцируемых при транспозициях P-элемента, підтверджується дослідженням рівня стерильності в скрещиваниях з допомогою ліній mei-9 і mei-41 (Margulies, 1990). Показано, що з схрещуванні мух, мають порушення системи репарації, з мухами, мають активні P-элементы в геномі, спостерігається високий рівень термочувствительной стерильності, низька плодючість і передчасне старіння клітин зародковій лінії самців (Margulies, 1990).


Схожі реферати

Статистика

[1] 2 3