1.3. Drosophila melanogaster как модельный объект.
Drosophila melanogaster, иначе плодовая, или уксусная, муха, принадлежит к семейству Drosophilidae из отряда Diptera. Это маленькая мушка, величиной около 3 мм.
D. melanogaster является идеальной моделью для исследования разных вопросов генетики, так как обладает следующими свойствами:
1. Имеет малый срок развития от яйца до взрослой мухи.
2.Имаго имеет относительно не большую продолжительность жизни (при температуре 25° С около двух месяцев).
3. Обладает большой плодовитостью.
4. Имеет всего четыре хромосомы.
5. Имеет большое количество генов - ортологов с другими высшими эукариотами.
На продолжительность жизни D. melanogaster влияют условия содержания: температура, влажность, пища, плотность популяции, наличие в питательной среде дрожжей. В некоторых опытах D. melanogaster доживала до 153 дней. Были получены разнообразные мутантные формы D. melanogaster обладающие меньшей или большей продолжительностью жизни по сравнению с диким типом (Медведев, 1965).
На продолжительность жизни D. melanogaster влияют различные генетические факторы. Например, было показано влияние генов, кодирующих белки, необходимые для биосинтеза катехоламинов и передачи нервного импульса в нейронах, и генов, кодирующих транскрипционные факторы РНК-полимеразы II, которые участвуют в контроле развития и функционирования мотонейронов, на продолжительность жизни D.melanogaster (Рощина, 2007).
Значительную часть генома D.melanogaster составляют мобильные генетические элементы (МГЭ). МГЭ могут существенно влиять на генетический материал хозяина. Перемещаясь внутри генома, они могут вызывать различные мутации и хромосомные аберрации (McClintock, 1953). Поскольку, МГЭ в результате своей активности могут нарушить работу различных генов, они могут рассматриваться как потенциальный фактор, влияющий на продолжительность жизни.
1.4. Мобильные генетические элементы Drosophila melanogaster и ретровирус gypsy.
1.4.1. Мобильные генетические элементы.
Мобильные генетические элементы (МГЭ) представляют собой последовательности ДНК, способные перемещаться по геному. МГЭ имеют широкое распространение и составляют большую часть геномной ДНК многих изученных организмов.
Впервые мобильные элементы были обнаружены в 1940-х годах американской исследовательницей Барбарой МакКлинток при изучении локуса или гена кукурузы, вызывавшего повышенные частоты хромосомных перестроек, индуцируя мутантный фенотип (McClintock, 1953). В конце 60-х годов М. Грин обнаружил высокомутабильный аллель гена white D. melanogaster, который с частотой 1 х 10–3 давал реверсии к норме, а также мутировал к промежуточным по фенотипу (цвет глаз) алеллям (Green, 1969). А в конце 1970-х у D. melanogaster были открыты разные семейства мобильных элементов (Rubin et al.,1976; Finnegan et al.,1978; Георгиев, Гвоздев, 1980).К настоящему времени известно множество генов, причинной мутации в которых является транспозиции МГЭ (Голубовский, 2009). МГЭ могут играть важную роль в функционировании клетки. Некоторые МГЭ, такие как HETA и TART стали незаменимыми в поддержание теломер у дрозофилы. SINE и LINE элементы участвуют в процессах репарации двунитевых разрывов ДНК у дрожжей (Kidwell М.J., Lisch D.,1997).
МГЭ можно классифицировать по способу перемещения и по структуре. Выделяют элементы способные самостоятельно вырезаться и перемещаться, их называют автономные элементы; и те, которые не способны к самостоятельному перемещению – неавтономные.
МГЭ разделяют по механизму транспозиции (рис.1.1):
Мобильные генетические элементы, перемещающиеся за счет фермента транспозазы. Транспозаза «вырезает» элемент из одной части генома и встраивает его в другую. Такие элементы называются транспозоны. Они в свою очередь разделяют на МГЭ с короткими инвертированными повторами (P элемент, hobo) и с длинными инвертированными повторами (FB-элементы).
Мобильные генетические элементы, использующие РНК-интермедиат. Сначала происходит транскрипция последовательности элемента, затем с помощью фермента РНК – зависимой - ДНК - полимеразы происходит синтез комплементарной ДНК. Потом интеграза встраивает новую копию элемента в геном. Такие элементы называются ретротранспозонами. Их также разделяют на две подгруппы: ретротранспозоны с длинными концевыми повторами (ДКП- ретротранспозоны), примером которых являются: copia, МДГ1, МДГ3, gypsy, и LINE элементы (поли-А-ретротранспозоны, не содержащие ДКП).
Рис.1.1. Классификация мобильных элементов. Объяснения в тексте.