Введение к работе
Актуальность проблемы
Гипервариабельные тандемные повторы эукариотических геномов являются универсальной системой молекулярных маркёров, широко используемой в популяционной и эволюционной биологии, геномном маркировании, а также в медико-генетических исследованиях [Jeffreys et al, 1995; Рысков, 1999]. Эти повторы относятся к наиболее нестабильным участкам геномов эукариот, обнаруживая максимально высокие скорости мутаций, известные для генетических локусов [Bois et al, 1998; Ellegren, 2000]. Исследования индивидуальных мини- и микросателлитных локусов показали, что изменения, происходящие в них, по-видимому, весьма разнообразны и зависят от вида живых организмов, типа повторов, аллелей, а также возраста и пола.
Однако до сих пор мало известно о природе генетической нестабильности, аллельной структуре, уровне и природе мутаций мини- и микросателлитных локусов у видов с клональной структурой популяций. Клональные виды (партеногенетические и гиногенетические), система размножения которых исключает рекомбинацию с мужским геномом, являются уникальными объектами для мониторинга генетической изменчивости в локусах с повышенной мутационной активностью [Даревский, 1993; Ryskov, 2008].
Для понимания природы мутационных изменений, происходящих в геномах партеновидов, необходимо выделение и изучение индивидуальных микросателлитсодержащих локусов. Для этого ранее в лаборатории была получена клонотека геномной ДНК партеногенетической ящерицы D. unisexualis и отобраны клоны, содержащие различные типы микросателлитов [Корчагин и др., 2004; Корчагин и др., 2004а].
Цель и задачи исследования
Цель работы - молекулярно-генетическая характеристика микросателлитных локусов в геномах партеногенетических (D. armeniaca, D. dahli, D. rostombekowi) и двуполых (D. valentini, D. mixta, D. portschinskii, D. raddei) видов Кавказских скальных ящериц рода Darevskia (семейство Lacertidae).
Для достижения указанной цели в работе решались следующие задачи:
Изучение полиморфизма и структурный анализ локусов Du215, Du281, Du323 и их аллельных вариантов, содержащих (GATA)n, в популяциях партеновидов D. armeniaca, D. dahli, D. rostombekowi.
Изучение полиморфизма и структурный анализ аллельных вариантов локусов Du215, Du281, Du323, содержащих (GATA)n, у бисексуальных видов D. valentini, D. mixta, D. portschinskii, D. raddei.
Научная новизна работы
Впервые получены оценки популяционного полиморфизма у партеногенетических видов ящериц рода Darevskia (семейство Lacertidae) по трём микросателлитным локусам (Du215, Du281, Du323). Определена молекулярная структура аллелей трёх микросателлитных локусов (Du215, Du281, Du323) у
партеногенетических и двуполых видов. Установлено наследование выявленных аллельных вариантов от двуполых родительских видов (D. mixta, D. valentini, D. raddei и D. portschinskii), а также выявлены сходные структурные элементы у аллелей изученных локусов D. armeniaca, D. dahli и D. rostombekowi.
Практическое значение работы
Данные о структуре участков ядерного генома могут использоваться для геномного маркирования рептилий, в сравнительной и эволюционной геномике однополых и двуполых видов рептилий, а также для мониторинга генетической изменчивости в локусах с повышенной мутационной активностью. Результаты исследования могут найти применение при решении отдельных проблем биобезопасности и экологии, для охраны однополых видов позвоночных, оценке геномных различий у животных, клонированных лабораторным путём. Результаты могут быть использованы для изучения изменчивости видов и их генетического разнообразия в профильных лабораториях. Материалы могут войти в лекционные курсы для студентов ВУЗов и в методические пособия.
Апробация работы
Материалы диссертации были представлены на следующих конференциях: семинары «Современные проблемы биохимии и молекулярной биологии» кафедры органической и биологической химии МПГУ (Москва, 2006-2009 гг.), Ежегодная межвузовская студенческая конференция МПГУ (Москва, 2006 г.), Международная конференция «Генетика в России и Мире» (Москва, 2006 г.), XVIII, XX, XXI зимние международные молодёжные научные школы «Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии» (Москва, 2006, 2008, 2009 гг.), 14-й Европейский конгресс по герпетологии (Португалия, 2007 г.), Отчётная конференция по программе «Динамика генофондов» (Москва, 2008 г.).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, из них 4 статьи и 6 тезисов докладов и материалов конференций.
Объём и структура работы
Диссертация изложена на 143 страницах машинописного текста и состоит из следующих частей: введение, обзор литературы, материалы и методы исследования, результаты, обсуждение результатов, выводы и список литературы. Библиография включает в себя 257 источников. Работа проиллюстрирована 51 рисунком и 24 таблицами.
