Диссертация (Популяционная структура адвентивного вида Helix pomatia L. в условиях юго-восточной части ареала), страница 5

Если же по локусу, кодирующему белок, присутствуюталлельные различия, то суммарный заряд кодируемого полипептида илибелка, также отличается (Картавццев, 2008). Интерпретируя картинуполиморфизма изоферментов, надо помнить, что один ген кодирует одинполипептид, а также что имеет место быть явление колинеарности –23однозначного соответствия последовательности нуклеотидов в ДНК ипоследовательности аминокислот в белках (Картавцев, 2009). Электрофорезбелков в геле позволяет обнаружить подобные аллельные различия. Такимобразом, главное достоинство этого метода в том, что он позволяет оценитьуровень изменчивости вида (группы, популяций).Легочные брюхоногие моллюски являются традиционными объектамидля изучения полиморфизма белков (Wakan, Hakan, 1973; Anwell, Baker,1968), а также для анализов генетической структуры их популяций,проводимых с помощью изоферментов (Bantock, 1972; Evans, 1960).

Этотфакт можно объяснить тем, что моллюски удобны как модельные объекты нетолько для исследований в клеточной нейробиологии и физиологии(Махновский, 2011; Коршунова и др., 2007; Kononenko, 1981), но и дляэкологических, в том числе популяционно-генетических, исследований,включающих изучение воздействия естественного отбора на популяции.Исследования аллозимной изменчивости у наземных брюхоногихмоллюсков позволяют решать ряд вопросов: например, каков характермикрогенетическойподразделенностипопуляции;какаярольвнейпринадлежит дрейфу генов и насколько он влияет на неоднородность частоталлелей; как изменяются генетически аборигенные виды и через какое времяможно зафиксировать изменения в интродуцированной группе; как в целоморганизованаосновнаямодельисуществуютличастныемодели,отражающие адаптивные ответы организмов на экологические факторы.Кроме того, стоит отметить, что дифференциация популяций поморфометрическим признакам иногда согласуется с их генетическойструктурированностью.

Например, подобный факт был зафиксирован впопуляциях моллюска Nucella heyseana (Чичвархина, Картавцев, 2009;Картавцев, 2009; Ситников и др., 1998). Авторы полагают, что такуюсопряженность генетической структуры популяций по ферментным генам сморфологической изменчивостью невозможно объяснить без привлеченияконцепции естественного отбора.24Эстеразы, малатегидрогеназы и супероксиддисмутазы входят в числонаиболее распространенных популяционно-генетических маркеров, в томчисле для моллюсков (David, Woodruff, 1975; Матекин, Макеева, 1977;Stankiewicz, 1982; Guiller et al., 1994; Arnaud, 2003; Макеева, 2008; Макеева идр., 2005; Снегин, 2005, 2011б; Артамонова и др., 2006; Ирейкина,2008;Гарбар, Чернышова, 2011; Снегин, Сычев, 2011). В некоторых работахданные ферменты были использованы для описания генетической структурыпопуляций H.

pomatia (Jarvinen et al., 1976; Снегин, 2006, 2010; Снегин,Артемчук, 2014а; 2014б).Так как в своих исследованиях мы использовали эти аллозимы, тосочли необходимым дать функциональную характеристику этих ферментов.Их преимущество как молекулярных маркеров обусловлено тем, что самиизоферменты выполняют определенную функцию (или же не одну) впроцессах метаболизма организма и наравне с геномными локусами могутвыступать в роли идентификаторов данных функций (Юдина,2010; Юдина идр., 2010).Одним из анализируемых нами ферментов был супероксиддисмутаза(СОД), который относится к классу оксиредуктаз, в клетках организмавыполняет антиоксидантную функцию и вместе с каталазой защищает отактивных форм кислорода. Супероксиддисмутаза тормозит перекисноеокисление липидов и белков, преобразует супероксид *О2- в Н2О2.

Каталазаже, в свою очередь, расщепляет Н2О2 до воды.Поэтому по степени активности СОД, так же, как и по активностиглутатионпероксидазы и каталазы, инактивирующих продукт реакции СОДН2О2, можно делать выводы об антиоксидантном статусе ткани или органа.Изоферментные формы СОД – это внутриклеточные ферменты,разрушающиеся в межклеточной жидкости (Чеснокова и др., 2006).Жизненную важность СОД приобретает для аэробионтных видов. Так быловыяснено, что у облигатных аэробов, содержащих систему цитохрома,присутствуют одновременно суперотксиддисмутазы и каталазы (McCord et25al., 1971).

У анаэробов, которые толерантно переносят пребывание ввоздушной среде и метаболизируют кислород в ограниченном объеме, несодержат систем цитохрома и лишены каталазной активности, как правило,проявляютактивностьпредставлениемосупероксиддисмутазы.том,чтоосновнаяЭтосогласуетсяфизиологическаясфункциясупероксиддисмутазы – защита организмов от потенциально вредноговоздействия свободных радикалов (супероксидов) (McCord, Fridovich, 1969;Fridovich, 1978; McCord et al., 1971; Афанасьев, 1979, 1984). Существуютсведения, согласно которым дефицит в организме Cu2+ и Zn2+ сильно снижаетактивность СОД и резко повышает чувствительность к оксидантномуповреждению (Чеснокова и др., 2006).Известно также, что в условиях эксперимента у двустворчатыхмоллюсков Unio pictorum при возрастании токсического воздействия ртути исвинца в ответ возрастала активность SOD (Соловых и др., 2011). Как ужеранее упоминалось, супероксиддисмутазе принадлежит главенствующиаяроль в процессах инактивации слишком высоких концентраций перекисногоокисления липидов (Шульман, Солдатова, 2014).

Поэтому активностьданного фермента у различных групп организмов под влияние различныхфакторов, в том числе у гастропод, активно изучалась (Gooch and other,1972). Также есть сведения, что данный фермент можно использовать какмаркер стрессового воздействия на водных моллюсков гипоксии или аноксии(Истомина и др., 2011).Есть данные, свидетельствующие о том, что на активность ключевыхферментов, купирующих воздействие активных форм кислорода, оказываетвлияние анабиоз. Это явление, например, отмечено и у виноградной улитки.Так, по сравнению с периодом активной жизнедеятельности, у данного видавнесколькоразснижаетсяактивностьглутатионтрансферазы,чтообъясняется общим снижением метаболизма и соответственно пониженнымпотреблением кислорода, вследствие чего отпадает необходимость вподдержаниивысокойактивностиданногофермента.Влитературе26приводятсяданныеосниженииактивностиглутатионтрасферазыгепатопанкреаса и мышцы ноги в 11 раз, а глутатиоредуктазы вгепатопанкреасе и мышце ноги виноградной улитки в 2,7 и 10 разсоответственно.

При этом активность каталазы в гепатопанкреасе и мышценоги у данного вида зимой и летом существенно не отличается (Мандрик идр., 2014а, 2014б).Эстеразы – это обширная группа ферментов, катализирующихрасщепление сложноэфирных связей. Общепринято деление их на четыретипа:1)холинэстеразыидентифицируетсяразличныхприорганизмов);(данныйтиптрадиционном2)эстеразнаиболееэлектрофоретическомацетилэстеразы;3)частоанализеарилэстеразы;4)карбоксилэстеразы.Исследованию активности эстераз у H.

pomatia в популяционногенетических и таксономических аспектах посвящен целый ряд работ(Tegelström et al., 1975; Wahren et al., 1973; Vincenеt et al., 1972). Характерно,что активность эстераз у моллюсков может изменяться под воздействиемтаких факторов, как пища, климатические условия, а также возрастживотного (Jordaens et al., 1999). Также на активность неспецифическихэстераз могут оказывать влияние паразитические инвазии. Известно, что узараженныхмоллюсковэстеразнаяактивностьповышается.Этовопределенной мере зависит еще и от размера хозяина и вида внедрившегосяпаразита.

(Воронцова и др., 2008).Эстеразы у моллюсков, как и у других беспозвоночных, осуществляютопределенные функции в клетке. В их числе входит катаболизм эфиров ВЖК,мобилизация липидов, деградация метаболических инертных эфиров (в т.ч.различных ксенобиотиков). Для эстераз установлена уникальная и важнаяроль в процессе деградации токсинов различного происхождения. Например,установлено, что неспецифические эстеразы, выполняющие значимую роль впроцессах деградации токсинов у моллюсков (Я.Л. Воронцова, Н.И. Юрлова27и др.,2008), могут накапливаться в условиях химически загрязненнойокружающей среды в теле животного (Gallowayetal., 2002).Было выявлено также, что неспецифические эстеразы принимаютнепосредственное участие в процессах метаболизма и детоксикациифосфорорганических соединений, пиретроидов и карбаматов. В этой связиинтересными являются исследования, где в качестве биоиндикаторовзагрязнения окружающей среды использовали моллюски, ввиду того, что уэтихживотныхсуществуетзависимостьмеждуактивностьюнеспецифических эстераз в гемолимфе и гомогенатах тканей и содержаниемхимических соединений в окружающей среде (Воронцова и др., 2008).Малатдегидрогеназы (МДГ) являются одними из главных ферментовгликолиза,входящих в большемчисле,по сравнению сдругимидегидрогеназами, в цикл Кребса (Pette, 1962, Harmon, Sheridan, 1992).

Взависимостиотвыполняемыхфункций,варьируетилокализацияизоферментов в органах и организме в целом. МДГ присутствует вразнообразных таксономических группах животных - как у позвоночных, таки у беспозвоночных. Известно, что малат (субстрат малатдегидрогеназы)играет большую роль в биохимической адаптации животных к экстремальнойгипоксии и аноксии (Шапиро, Бобкова, 1975; Солдатов и др., 2008, 2012), атакже способен диффундировать в митохондрии, осуществляя передачувосстановительных эквивалентов в электронтранспортную цепь (Глотов,1973). Кроме того малат, катализируя реакции дегидрирования в углеводномобмене и принимая участие в регуляции окислительно-восстановительногопотенциала клетки поддерживает клеточный гомеостаз (Мецлер, 1981).Другая важная роль малата – это участие в транспорте антиоксидантацитрата через биомембраны (Малюк, 1977).Известно, что НАД-зависимая малатегидрогеназа, имеется у широкогодиапозона животных, в том числе у беспозвоночных, таких как нематоды,моллюски, ракообразные, а также у растений и микроорганизмов (Hochachka,Somero, 1984; Scandalios, 1969).