Основные результаты исследований

Комплексное исследование молекулярной природы явления «мода на мутацию yellow» в популяции Drosophila melanogaster г. Умани.

Проведено комплексное исследование молекулярной природы генетического явления, образно названного «модой на мутацию» в популяции Drosophila melanogaster г. Умани.

Показано, что «мода на мутацию» по гену yellow была вызвана распространением одной и той же инверсии регуляторной зоны этого гена в популяции Умани.

Показано, что обусловленная внедрением hobo мобильного элемента в регуляторную зону гена yellow локусспецифическая нестабильность («вспышка мутабильности»), объясняется чередованием инверсий и реинверсий регуляторной зоны гена с hobo-элементами на концах инверсии.

Разнообразие генетических характеристик линий из Умани объясняется мультипликацией hobo-элементов с их последующей рекомбинацией друг с другом в различных сочетаниях.

Утраченная локуспецифическая нестабильность в некоторых случаях может быть восстановлена скрещиванием мутантных самцов с самками со сцепленными Х-хромосомами. Несмотря на фенотипическое сходство и сходство генетических характеристик, молекулярно-генетические свойства при этом меняются: hobo-элементы оказываются расположенными в иных сайтах генома. Мультиплицированные при скрещивании самцов из природы с самками лабораторных линий hobo в подавляющем проценте случаев теряются за счет рекомбинаций между однонаправленными копиями hobo-элемента. Процесс закономерно завершается делецией регуляторной зоны гена yellow.

Слева - распределение мобильных элементов hobo (зеленый) и mdg1 (красный) согласно FISH-анализу в 2006 г. по сравнению с данными 1992 г. in silico (справа) на фрагменте политенной хромосомы Drosophila melanogaster полностью секвенированной изогенной линии y cn bw sp. Число сайтов mdg1 и их локализация не изменились, в то время, как число сайтов hobo утроилось.

По нашим данным наличие в геноме полноразмерной копии hobo, кодирующей активную транспозазу – необходимое и достаточное условие для перемещения hobo, что позволяет усомниться в причастности hobo к индукции гибридного дисгенеза, наблюдаемого при скрещивании мух из географически и/или генетически удаленных популяций. Например, в полностью секвенированном геноме изогенной линии y cn bw sp Drosophila melanogaster за 15 лет, прошедших со времени выделения ДНК и последующего сиквенса, число и паттерн распределения hobo существенно изменился, а скорость его перемещения со временем не изменилась.

Нами показано, что число эктопических контактов между мобильными элементами в ядрах слюнных желез пропорционально их количеству в геноме. По крайней мере, каждая десятая копия hobo в полностью секвенированном геноме появилась в результате неравного кроссинговера.

На рис. показано трехмерное распределение hobo (зеленый) и HetA (красный) мобильных элементов в политенных ядрах слюнных желез Drosophila melanogaster линии у2-717

Геном можно рассматривать как аналог экосистемы, где мобильные элементы широко представлены и, с одной стороны, подчиняются законам экосистемы как целого, с другой стороны, в их поведении существенную роль играет статистический процесс.

Основные публикации по теме:

Захаров И.К., Голубовский М.Д. Возвращение моды на мутацию yellow в природной популяции Drosophila melanogaster г. Умани // Генетика. 1985. Т. 21. № 8. С. 1298-1305.
  Abstract Грачева Е.М., Захаров И.К., Волошина М.А., Георгиев П.Г., Голубовский М.Д. Вспышки мутаций гена yellow в природной популяции Drosophila melanogaster связаны с инсерцией транспозона hobo // Генетика. 1998. Т. 34. № 4. С. 462-468.
  Abstract Захаренко Л.П., Захаров И.К., Романова О.А., Волошина М.А., Грачева Е.М., Кочиева Е.З., Голубовский М.Д., Георгиев П.Г. “Мода на мутацию” в природной популяции Drosophila melanogaster Умани вызвана распространением индуцированной hobo-элементом нестабильной инверсии регуляторной части гена yellow // Генетика. 2000. Т. 36. № 6. С. 740-748.
Захаров И.К., Юрченко Н.Н., Иванников А.В., Захаренко Л.П., Волошина М.А., Георгиев П.Г., Грачева Е.М., Романова О.А., Кочиева Е.З., Голубовский М.Д. Вспышки мутаций и транспозоны в природных популяциях Drosophila melanogaster // Информационный вестник ВОГиС. 2001. № 16. С. 10-12.
  Abstract Коваленко Л.В., Захаренко Л.П., Волошина М.А., Карамышева Т.В., Рубцов Н.Б., Захаров И.К. Поведение транспозонов hobo и P в нестабильной линии yellow-2-717 Drosophila melanogaster и ее производных после скрещиваний с лабораторной линией // Генетика. 2006. Т. 42. № 6. С. 748-756.
  Abstract Захаренко Л.П., Коваленко Л.В., Май С., Захаров И.К. Персистентная локусспецифическая генетическая нестабильность аллелей yellow(2-717) и Noth(Uc-1) у Drosophila melanogaster связана с мультипликацией hobo // Цитология. 2007. Т. 49. №. 11. С. 977-981.

Abstract

Zakharenko LP, Kovalenko LV, Mai S. Fluorescence in situ hybridization analysis of hobo, mdg1 and Dm412 transposable elements reveals genomic instability following the Drosophila melanogaster genome sequencing // Heredity. 2007 Nov;99(5):525-30. Epub 2007 Jul 11.
Аннотация   Abstract Захаренко Л.П., Волошина М.А., Захаров И.К. Влияние генетического окружения на локус-специфическую нестабильность в гене yellow Drosophila melanogaster из Умани // Генетика. 2007. Т. 43. № 7. С. 938-942
  Abstract Захаренко Л.П., Перепёлкина М.П., Захаров И.К. Полиморфизм по гену yellow у Drosophila melanogaster из природных популяций // Цитология. 2008. Т. 50. №. 8. С. 725-728.
  Abstract Захаренко Л.П., Перепёлкина М.П., Май С. Трёхмерная организация теломер в ядрах слюнных желез Drosophila melanogaster // Цитология. 2008. Т. 50. №. 7. С. 585-589.
Коваленко Л.В. hobo-элемент как фактор нестабильности генома Drosophila melanogaster в клетках генеративных и соматических тканей // Диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук, Институт цитологии и генетики СО РАН. Новосибирск 2007. 116 с.