Оценка возможности применения гена, кодирующего фактор терминации трансляции eRf3, в качестве филогенетического маркера

1Тарасов о.В.,2Абрамсон н.И.,1Журавлева г.А.

1Кафедра генетики и селекции сПбГу, Россия

2Зоологический институт ран, Санкт-Петербург 199034, Россия

e-mail: ovtarasov@gmail.com

В последнее десятилетие одной из важных проблем молекулярной и эволюционной биологии является изучение важного этапа синтеза белка в клетке – терминации трансляции. У эукариот в терминацию трансляции вовлечены два белковых фактора – eRF1 и eRF3. В то время как функции белка eRF1 изучены уже достаточно хорошо, работа eRF3 в клетке остаётся недостаточно исследованной. Важно, что роль фактора eRF3, по-видимому, не ограничивается участием в терминации трансляции, и этот белок выполняет в клетке множество других важных функций. Изучение эволюции фактора eRF3 путём сравнения строения и функционирования его гомологов у различных организмов представляется перспективным методом. В рамках этого подхода одним из направлений является использование гена, кодирующего фактор eRF3, в качестве молекулярного филогенетического маркера, что позволит сопоставить эволюцию этого гена с эволюцией организмов. Одновременно с этим, применение нового молекулярного маркера представляет большой интерес непосредственно для филогенетических исследований.

У млекопитающих фактор eRF3 представлен двумя паралогами – eRF3a и eRF3b. Ген GSPT2, кодирующий белок eRF3b, более удобен для изучения у большого числа видов, поскольку не содержит интронов. Наиболее вариабельным участком этого гена является часть, кодирующая N-концевой фрагмент eRF3b, поэтому она была выбрана в качестве потенциального молекулярного филогенетического маркера.

Использование части гена GSPT2, кодирующего N-концевой фрагмент фактора eRF3, в качестве филогенетического маркера требует предварительной оценки того, на каком таксономическом уровне такой маркер будет адекватным. В качестве модельной группы для оценки эффективности использования нового филогенетического маркера был выбран отряд Грызуны Rodentia как наиболее хорошо изученный с точки зрения систематики среди млекопитающих.

Нами были исследованы представители 16 видов грызунов, относящихся к 4 семействам подотряда Мышеобразные Myomorpha (Мышиные Muridae, Песчанки Gerbillidae, Хомяковые Cricetidae и Бамбуковые крысы Rhizomyidae) и 1 семейству подотряда Белкообразные Sciuromorpha (Беличьи Sciuridae). Семейство Cricetidae было представлено наибольшим количеством видов, и в его пределах мы произвели оценку вариабельности рассматриваемого маркера на уровне родов. Два рода (Lemmus sp. и Clethrionomys sp.) были представлены несколькими видами и образцами из разных точек ареала, но нам практически не удалось обнаружить внутривидовой изменчивости по изучаемому гену в этих родах. В пределах одного семейства изучаемый фрагмент гена GSPT2 также слабо вариабелен, и его изменчивость не отражает родственные отношения между родами адекватно. Тем не менее, при сравнении исследуемого гена у представителей разных семейств разделение последовательностей гена на группы соответствует таксономическому разделению. Обнаружен ряд позиций в нуклеотидных и аминокислотных последовательностях, по которым разные семейства отличаются друг от друга. Следует отметить, что большая часть позиций в гене, по которым среди представителей подотряда Myomorpha обнаружены синонимичные и несинонимичные замены, изменяются согласованно и дают разделение всех видов из этого подотряда на две крупные группы. Возможно, что это разделение отражает существование общих для всех мышевидных грызунов древних аллелей изучаемого гена.

Доместикация американской норки (Mustela vison Schreber, 1777) и гомологические ряды в наследственной изменчивости окраски мехового покрова

Трапезов О.В.

Институт цитологии и генетики СО РАН, Новосибирск 630090, Россия

e-mail:trapezov@academ.org

С целью воспроизведения процесса доместикации был заложен эксперимент по длительному отбору американских норок клеточного разведения по оборонительной реакции на человека: 1) на усиление способности к доместикации и 2) в противоположном направлении – на крайнее проявление агрессивности. В эксперимент были вовлечены тысячи животных. За 15 поколений селекции были созданы две экспериментальные популяции норок, резко отличающиеся по поведению, как от контрольной промышленной популяции – не затронутой специальным отбором по поведению, так и друг от друга: с генетически детерминированным доместикационным (ручным) и агрессивным по отношению к человеку поведением.

В ходе селекции были выявлены взаимоотношения между направлением отбора по поведению и изменчивостью в окраске мехового покрова животных. В контрольной популяции общая окраска меха норок сохранялась стандартной. Такие животные характеризуются темно-коричневой окраской волосяного покрова с наличием у 90% животных депигментированных участков (белой пятнистости или пегостей) площадью 1-2 см ², локализованных на подбородке и в паху. Некоторые авторы даже предлагают считать (Терновский 1958), что пегости в этих участках тела являются видовым признаком американской норки. Селекционное преобразование поведения американских норок в доместикационном и агрессивном направлениях вызвало прямо противоположные коррелированные ответы.

Так, среди особей с агрессивной реакцией на человека 27% животных вообще не имели белой пятнистости. Звери из агрессивной группы обладают также более темной окраской меха. Кроме того, 17% селекционируемых на агрессивность норок имели пигментированное нёбо (в контроле – только 3.4%).

Первым ответом отбора американской норки на доместикационное поведение было изменение однородности исходной стандартной окраски мехового покрова в виде появления de novo с частотой 10^–3, 10^–4окрасочных новшеств – обширной белой пятнистости на различных участках туловища животных: спине, боках, лапах, хвосте. При этом наблюдается удивительный параллелизм или гомологичность в раскраске волосяного покрова с другими исторически ранее одомашненными видами. По своей форме и топографии пегости у доместицируемых норок появляются на тех же самых участках тела, как и у представителей других исторически ранее одомашненных животных, принадлежащих не только к разным видам, но и к разным отрядам (хищников, копытных, грызунов, зайцеобразных), даже к разным классам (млекопитающих и птиц). Причем, наследование такого признака, как проявление пегостей на меховом покрове доместицируемых норок, в большинстве случаев часто бывает очень сложно обусловлено.

Кроме появления неспецифических обширных пегостей в группе норок, селекционируемых на доместикационное поведение с частотой 10^–4зарегистрировано возникновениеde novo еще одного окрасочного новшества – проявление частичного альбинизма или окраски гималайского типа, свойственного гималайским кроликам, сиамским кошкам и также морским свинкам. Генетический анализ выявил полудоминантную природу этого окрасочного новшества.

Можно ли считать такие признаки как, проявление неспецифических пегостей или сиамской раскраски мехового покрова в ходе доместикации самых разных таксономических групп животных, в том числе и пушных зверей, нейтральным, не адаптивным? Вряд ли, – ведь он вполне может быть сцеплен в наследовании с признаком адаптивным – устойчивостью к психоэмоциональному стрессу, к проживанию в условиях неволи, в ограниченном и тесном жизненном пространстве клеточного содержания.

Исходя из поразительного сходства в фенотипической изменчивости, обусловленной единством процесса доместикации у видов достаточно далеких по происхождению, можно подразумевать наличие специфической генной компоненты, подпадающей под давление одного и того же вектора отбора. Мы можем говорить, наряду со спецификой видов и родов, о наличии у них общей генной компоненты – генов доместикации, а точнеегенов стрессоустойчивости, обеспечивающих в условиях доместикации толерантность к пребыванию в условиях антропогенной среды промышленных звероферм.