Диссертация (1145638), страница 13
Текст из файла (страница 13)
В настоящее время известно 22 аллеля гена Dm nxf1: sbr1-19, sbrts148, sbrmgln.Большинство мутаций являются рецессивными леталями на эмбриональных стадиях развития:sbr3-8, sbr11-15, sbr18, sbr19 , sbrmgln (по: Flybase.org1). Аллель sbr16 тоже является рецессивнойлеталью, но вызывает гибель на стадии личинки (Geer et al., 1983). Жизнеспособными остаютсягомозиготы только по аллелям sbr1, sbr2, при этом, жизнеспособность самцов sbr2/Y сильноснижена (Zhimulev and Ilyina, 1980; Fahmy and Fahmy, 1959).Фенотипические проявления мутантных аллелей гена Dm nxf1 можно разделить нанесколько групп (FlyBase.org1; sbr5, sbr6, sbr12, sbrmgln и ряд их комбинаций - Korey et al., 2001;sbr5, sbr10 – Golubkova et al., 2009, sbr10 – Никитина и др., 2003; sbr12 – Касаткина 2007,Ацапкина и др., 2010; Никулина, 2011; Голубкова и др., 2015):1Затрагивающие нервную систему (нарушение формирования межсегментных нервов,комиссур вентрального нервного ствола – характерно для аллелей sbr12, sbr5, sbr6, sbrmgln иих комбинаций (Korey et al., 2001); нарушение памяти – характерно для аллеля sbr10(Никитина и др., 2003б), нарушение брачного поведения самцов – для аллеля sbr12(Касаткина 2007, Ацапкина и др., 2010), дефекты структуры мозга (Никулина, 2011).2Нарушения развития мышц (дефекты развития как самих мышц, так и крепления мышцы –характерно для аллели sbrmgln в компаунде с леталями sbr5, sbr6 и sbr12).3Нарушения, связанные с формированием либо функционированием репродуктивнойсистемы (sbr2, sbr5, sbr10, sbr12, sbr17, sbrmgln), в том числе сперматогенеза (sbr12, sbr17)(Flybase.org1; Голубкова и др., 2004; Голубкова и др., 2015).4Дефекты, связанные с нарушением расхождения хромосом и формирования веретенаделения в мейозе и митозе (sbr5, sbr10, Никитина и др., 2003а; Golubkova et al., 2009)5Дефекты формирования щетинок (аллели sbr1, sbr2, sbr18, sbr19, sbrmgln)6Нарушение развития локомоторных органов (ноги – аллели sbr18, sbr19; крылья – алелиsbr2, sbr18, sbr19).1http://flybase.org62Интересно, что проявления различных мутаций часто являются аллель-специфичными,кроме того, существует определенная взаимосвязь между различными проявлениями мутаций.Так,затрагивающиенервнуюсистемуэффектычастокоррелируютснарушениемформирования мышц (для аллелей sbr12, sbr5, sbr6, sbrmgln и некоторых их комбинаций), анарушение развития локомоторных органов (ноги, крылья) – с дефектами формированиямакрохет (для аллелей sbr18, sbr19).Особый интерес представляет рецессивный летальный аллель sbr12.
ПоследовательностьДНК, соответствующая аллелю sbr12 секвенирована в нашей группе впервые (Аванесян, 2009;Ginanova et al., 2016). Выявлена делеция 30 нуклеотидов в 9 экзоне, таким образом, белокSBR12 оказывается укороченным на 10 аминокислот. У самцов sbr12/Dp(1;Y), несущих аллельsbr12 в Х-хромосоме на фоне нормальной копии гена - sbr+ , перенесенной в Y-хромосому(назовем таких самцов гетерозиготными), наблюдаются нарушение сперматогенеза и брачногоповедения (Касаткина, 2007; Ацапкина и др., 2010; Голубкова и др., 2015).
Такие самцы неухаживают за самками, характеризуются измененными параметрами брачной песни (амплитудаи частота издаваемых звуков, интервалы между сигналами и ряд других характеристик), и неспариваются с самками, по крайней мере, в течение двух часов после объединения особейразного пола (Касаткина, 2007). Причины, приводящие к нарушению брачного поведения усамцов sbr12/Dp(1;Y), , в настоящее время остаются не исследованными.1.3.3.2 Характер экспрессии гена sbrВо всех органах и тканях организма дрозофилы гену sbr соответствует транскриптдлиной 3.5 тысячи нуклеотидов (т.н.), кодирующий жизненно-важный полноразмерный белокSBR.
Такой транскрипт является полностью сплайсированной версией гена Dm nxf1: в неговходят все 10 экзонов, при этом вырезаются все 9 интронов (Ivankova et al., 2010). Посколькутранскрипт 3.5 т.н. присутствует во всех органах D.melanogaster, его можно называтьуниверсальным. Помимо универсального, гену Dm nxf1 соответствуют дополнительныетранскрипты,образующиесязасчетиспользованияальтернативныхпромоторов,альтернативного сплайсинга и различных комбинаций этих явлений. Эти транскрипты, какправило, ткане- либо органо-специфичны (Ivankova et al., 2010; Ginanova et al., 2016; Гинанова,2017).
Наличие альтернативных транскриптов в определенных органах и тканях позволяетпредполагать существование дополнительных функций гена Dm nxf1 у дрозофилы, однако, внастоящее время эти функции не определены.Особый интерес представляет транскрипт длиной 5,1 т.н., сохраняющий интрон 5. Вонтогенезе этот транскрипт впервые появляется на 10-18 часу эмбрионального развития63дрозофилы (Ivankova et al., 2010), что соответствует активному этапу морфогенеза нервнойсистемы у эмбриона. Интересно, что по мере развития организма увеличивается иотносительное содержание данного транскрипта в нервной ткани, по сравнению с содержаниемуниверсального транскрипта. Более того, в пробах РНК из голов взрослых особей-имаго именнотранскрипт 5.1 т.н. оказывается мажорным относительно универсального транскрипта длиной3.5 т.н.
(Рис. 27, Ivankova et al., 2010) Подобный характер динамики выявления транскрипта взависимости от стадии онтогенеза указывает на определенную роль этой макромолекулы вразвитии организма в целом.Рисунок 27. Особенности экспрессии гена Dm nxf1 в нервной системе в зависимости от стадииразвития. Альтернативный транскрипт длиной 5.1 т.н. впервые выявляется на 10-18 часу развитияэмбриона. У личинок транскрипт длиной 5.1 т.н. присутствует в мозге (для контроля взяты яичники(ovaries) и семенники (testis) взрослых мух, а также слюнные железы личинок), у имаго – в большомколичестве в головах (вне зависимости от пола), в следовых количествах – в яичниках и брюшках самок.Примечательно, что у взрослых особей в головах содержание универсального транскрипта длиной 3.5т.н.
значительно меньше, чем альтернативного транскрипта длиной 5.1 т.н. (Ivankova et al., 2010).В настоящее время методом RACE-PCR в семенниках, головах и яичниках мух на стадииимаго выявлено значительное разнообразие транскриптов гена sbr, появляющихся в результатеальтернативногосплайсинга,использованияальтернативныхпромоторовисайтовполиаденилирования (Ginanova et al., 2016; Гинанова, 2017). Оказалось, что транскрипты ссохраненным интроном 5 присутствуют не только в головах, но и в яичниках мух (Гинанова,2017).Полиморфизм транскриптов гена sbr и определенная органоспецифичность отдельныхтранскриптов соотносится с фенотипическими проявлениями мутантных аллелей этого гена,многие из которых затрагивают нейросенсорную и репродуктивную системы организма.641.3.3.3 Альтернативные белки – продукты гена sbrСовокупность данных о характере экспрессии гена sbr (Ivankova et al., 2010; Ginanova etal., 2016) поднимает вопрос о существовании органоспецифичных белковых продуктов этогогена.
Действительно, при помощи антител к C-терминальному фрагменту белка SBR(соответствующему материалу 9 экзона), полученных ранее Наталией Иванковой (Ginanova et al.,2016), а также антител к N-терминальному участку белка, полученных Викторией Гинановой(Гинанова, 2017) были выявлены альтернативные белковые продукты гена sbr: семенниково-специфичный белок, укороченный с N-конца (содержит аминокислоты 137-672) и белок,укороченный с С-конца (содержит аминокислоты 1-327 + 5 аминокислот, закодированных винтроне 5), выявленный в пробах из голов и яичников мух (Ginanova et al., 2016; Гинанова, 2017).Функции этих белков остаются неизвестными.В клетках человека транскрипт гена nxf1 с сохраненным интроном 10, гомологичныминтрону 5 гена sbr у D.
melanogaster, транслируется в короткий белок, предположительно,участвующий в цитоплазматическом транспорте определенных мРНК (Li et al., 2006; Wang et al.,2015). Последовательность интрона 10 содержит CTE, что позволяет белку NXF1 специфическисвязывать этот транскрипт (Wang et al., 2015).
Интересно, что у всех позвоночных в интроне 10 генаnxf1 стоп-кодон расположен спустя 17 кодонов после начала интрона, а не 5, как у дрозофилы.Более того, кодируемые ими 17 аминокислот практически идентичны у разных животных, чтоуказывает на функциональную значимость этого участка альтернативного белка (Mamon et al.,2013; Mamon et al., 2014). В настоящее время известно, что «короткий» белок – sNXF1 –синтезируется в гиппокампе крыс (Li et al., 2016), а у мышей в гиппокампе выявляется траскриптгена Mm nxf1 с сохранённым интроном 10 (Cho et al., 2015). Авторы считают, что короткий белокsNXF1 может быть альтернативным партнёром полноразмерного белка NXF1 и участвует вэкспорте мРНК, содержащих CTE (Li et al., 2016).У дрозофилы альтернативный короткий белок, являющийся продуктом транскрипта ссохранённым интроном 5 гена sbr, может быть функциональным аналогом белка sNXF1млекопитающих.1.3.4 Судьба долгоживущих мРНК в цитоплазме клетокНеслучайная локализация белка SBR в цитоплазме различных клеток и его связь сопределенными цитоплазматическими структурами (Ацапкина и др., 2010; Голубкова и др.,2015) заставляют задуматься о роли этого белка в судьбе долгоживущих мРНК в цитоплазме(Mamon et al., 2017), учитывая то, что все известные и предполагаемые продукты гена sbr,65сохраняют РНК-связывающие свойства, но не все содержат необходимые последовательностидля обеспечения ядерно-цитоплазматического транспорта мРНК (Гинанова, 2017).Попав из ядра в цитоплазму, не все мРНК сразу подвергаются трансляции.
НекоторыемРНК достаточно долго сохраняются в состоянии, временно недоступном для трансляции.Такие мРНК защищены от деградации за счет образования локальных двунитевых участков ивзаимодействия с определёнными РНК-связывающими белками и микроРНК (Besse andEphrussi, 2008; Marchand et al., 2012). Способность формировать вторичную и даже третичнуюструктуру заложена в самой структуре РНК: протяженные однонитевые участки внутри одноймолекулы способны взаимодействовать друг с другом по принципу комплементарности.Многие РНК-связывающие белки могут узнавать в своих мРНК-мишенях LEs (localizationelements) – определенные нуклеотидные последовательности, а также образуемые имивторичные структуры, состоящей из стеблей – двунитевых участков, и петель – однонитевыхучастков (по: Mamon et al., 2017).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
