Введение к работе
Актуальность проблемы. Изучение генетического контроля процессов развития волосяного покрова у млекопитающих является актуальной задачей генетики развития, имеющей также прикладное значение для сельского хозяйства (производство шерсти, пушное звероводство), косметической медицины и дерматологии. Несмотря на интенсивные исследования в этой области, место и особенности экспрессии многих генов, контролирующих развитие волос, ещё недостаточно изучены, что препятствует пониманию механизмов генетического контроля формирования и роста волоса. Четкая структура пространственной организации волосяного фолликула и существование мутаций, резко меняющих облик волосяного покрова или степень и характер окраски, делают волосяные фолликулы ценным модельным объектом для генетики развития.
Среди млекопитающих, используемых в экспериментальной биологии и медицине, важное место занимают лабораторные мыши, генетика которых наиболее изучена. Секвенирование генома мыши показало, что в геноме мыши содержится большое количество генов, имеющих ортологи в геноме человека: у мыши и человека примерно по 30 тыс. генов, из них только 1 тыс. генов являются различными, остальные одинаковые или сходные (Mouse genome, 2002). Особый интерес представляют мутантные линии мышей, являющиеся носителями той или иной наследственной аномалии. Многие из них являются моделью для изучения аналогичных наследственных аномалий у человека. Анализ эффектов таких генов у мыши представляет большой интерес для понимания генетического контроля процессов формирования волосяного покрова.
Известно более 40 мутантных генов, нарушающих развитие волос у мыши (Mouse Genome Database, ). Эффекты многих из этих генов до настоящего времени недостаточно изучены. В их числе гены wellhaarig (we), waved alopecia (wal) и hairless (hr). Действие мутантного гена we приводит к. возникновению характерного волнистого шерстного покрова у гомозиготных мышей в ходе развития первой генерации волос. Мутантный ген wal в гомозиготном состоянии также приводит к формированию волнистого шерстного покрова с последующим облысением. И, наконец, мутантный ген hr обусловливает полное отсутствие волос у гомозигот.
і 1 с.
№19!
Изучение механизма действия гена начинается с выяснения особенностей экспрессии и места его действия. В таких исследованиях часто используют химерных животных. Химерными животными называют организмы, состоящие из генетически различных клеточных популяций, происходящих более чем от одной оплодотворенной яйцеклетки (Мак-Ларен, 1979). Метод экспериментальных химер получил широкое распространение как инструмент для изучения особенностей экспрессии генов п— генетического- контроля клеточных взаимодействий в онтогенезе млекапитшЫш/^пК^№тяасти,
экспериментальные химеры, полученные в результате агрегации бластомеров мышей мутантного и нормального генотипов, используются для определения места действия мутантных генов в тех или иных типах дифференцирующихся клеток (McLaren, Bowman, 1969; Конюхов и др., 1988).
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы был феногенетический анализ, эффектов мутантных генов we, wal и hr, нарушающих формирование шерстного покрова у мыши. Исходя из цели исследования были поставлены следующие задачи:
Исследовать особенности проявления эффектов мутантных генов we, wal и hr в постнатальном развитии у химерных мышей we/we <->+/+, wal/waI+->+/+ и hr/hr<->+/+.
Определить место действия мутантных генов we, wal и hr.
3) Изучить взаимодействие мутантного гена we с генами wal nhry мыши.
Научная новизна и практическая ценность работы. Впервые
получены химерные мыши walAvaI*->+/+, weAve^H-/+ и hr/hr+++/+. Впервые показано, что местом действия гена wal является эктодермальный, а местом действия гена we - дермальный компонент волосяного фолликула. Подтверждены данные других авторов о том, что местом действия гена hr является эктодермальный компонент волосяного фолликула. С помощью анализа двойных гомозигот установлено, что ген we является модификатором гена wal у мыши так как он усиливает эффекты гена wal, что выражается в более раннем появлении алопеции и её больших размерах. Показано, что ген we не взаимодействует с геном hr при формировании шерстного покрова у мыши. Практическое значение работы состоит в том, что химерные животные контрастных по клеточным маркерам инбредных линий, могут быть использованы в качестве модельной системы для изучения особенностей генетического контроля формирования частных систем организма.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на конференции молодых ученых и аспирантов ИОГен РАН и кафедры генетики и селекции биологического факультета МГУ (10 декабря 2001 г.), на научной генетической конференции МСХА им. К.А. Тимирязева, 26-27 февраля 2002 года; на 2-й научной конференции МОГиС «Актуальные проблемы генетики» (Москва, 20-21 февраля 2003), на межлабораторном семинаре «Генетика животных» ИОГен РАН 25 февраля 2004 года.
Публикации. По теме диссертации опубликовано и сдано в печать 8 научных работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 94 страницах машинописного текста и включает следующие разделы: введение, обзор литературы, состоящий из двух глав, экспериментальная часть, включающая главу «Материалы и методы», 4 главы, посвященные собственным исследованиям, обсуждение и выводы. Список литературы включает 99 источников, из которых 23 - отечественных и 76 иностранных авторов. В работе содержится 5 таблиц и 18 рисунков.
Автор выражает глубокую и искреннюю благодарность за практическую помощь и участие в обсуждении полученных результатов д.б.н., проф. Б.В. Конюхову, к.б.н. Д.А. Исаеву, к.б.н. Н.А. Малшной, О.В. Мироновой.
