Введение к работе
Актуальность проблемы. Проблема генетической
нестабильности отдельных мутантных генов и всего генома была поставлена еще в 30-е годы [Demerec, 1941; Дусеева, 1948; Тиняков, 1939]. Однако, только с развитием молекулярпо-генетических методов была открыта инсерционная природа нестабильных мутаций. Проблема регистрируемой на фенотипическом уровне нестабильности генов оказалась частью более фундаментальной и сложной проблемы мобильных генетических элементов (МГЭ) — их свойств, , механизмов взаимодействия с геномом и места в эволюции.
Оказалось, что инсерции МГЭ являются основной причиной спонтанных мутаций у дрозофилы. Как правило, в норме частота транспозиций невелика и большинство инсерционных мутаций стабильны. Можно считать установленным, что дестабилизация генома является следствием активации перемещений одного или нескольких семейств МГЭ, однако причины, по которым это происходит, ясны не всегда. Наиболее изучена дестабилизация, вызываемая некоторыми межлинейными скрещиваниями, в том числе три известных системы гибридного дисгенезиса — Р-М, I-R, и hobo. Тем не менее, проблема регуляции транспозиции МГЭ остается актуальной и требует дальнейших экспериментальных исследований. В идеале такие исследования должны быть комплексными и включать как молекулярно-генетический аспект, так и классический генетический анализ феномена нестабильности и влияющих на него факторов.
В последние десятилетия проявляется большой интерес к этой проблеме, описано и изучено много случаев генетической нестабильности. Как правило, материалом таких исследований служат мутации, полученные при гибридном дисгенезисе или в результате других дестабилизирующих скрещиваний. Из спонтанно возникших нестабильных мутаций наиболее полно генетические свойства были описаны для ряда аллелей- генов singed и yellow, выделенных из природных популяций СССР. Ген lozenge остается практически неисследованным в этом отношении, несмотря на то, что мутации по нему регистрируются во многих нестабильных системах. Обнаружение нестабильного аллеля этого гена в
потомстве самца из природной популяции и послужило толчком и материалом для настоящей работы.
Цель и задачи исследования. Основной целью работы было исследование мутационных свойств и регуляции мутабильности спонтанно возникшего нестабильного аллеля локуса lozenge. В процессе исследования решались следующие конкретные задачи:
-
Изучить спектр и частоту мутирования нестабильного аллеля Zz75V и его мутантных производных, проследить динамику мутабильности за долговременный период.
-
Изучить регуляцию нестабильного состояния гена lozenge, влияние на мутабильность факторов внешней и внутренней среды: температуры, генетического состава Х-хромосомы, присутствия в ней другого нестабильного гена, а также цитотипа.
-
Проанализировать данные популяционных исследований по концентрации и частоте возникновения мутаций lozenge в природных популяциях и изучить мутабильность /г-аллелей, выделенных из природы в период работы.
Научная новизна. Впервые детально охарактеризован случай спонтанной нестабильности в локусе lozenge у Drosophila melanogaster. Показано длительное (почти 20 лет) сохранение свойства нестабильности при поддержании в лабораторных условиях. Пока /i75v — единственный из аллелей, выделенных из природных популяций СССР, для которого выявлена зависимость частоты мутирования от генетического состава Х-хромосомы. Показано, что появление нестабильного аллеля этого локуса является редким случаем и не связано с повышением концентрации мутаций 1гь популяциях.
Впервые выделены и описаны нестабильные аллели локусов, названных той и fbr, спонтанно возникшие в той же Х-хромосоме, что и аллель Iz75^.
Практическая ценность. Изучение мутационных свойств и регуляции спонтанно возникших нестабильных мутаций имеет большое теоретическое значение для понимания закономерностей естественного мутационного процесса, места и роли в нем мобильных генетических элементов и механизмов регуляции индуцируемой ими генетической нестабильности. Полученная коллекция линий с широким спектром мутаций по гену lozenge может быть использована в исследовании функционирования и тонкой структуры данного локуса.
Апробация результатов. Материалы диссертации были доложены, представлены тезисами докладов или стендовых сообщений на 6-м Всесоюзном симпозиуме "Молекулярные механизмы генетических процессов" (Москва, 1987), на 5 и 6 Всесогоных совещаниях по проблемам биологии и генетики дрозофилы (Львов, 1987 и Одесса, 1989), на отчетных сессиях Института цитологии и генетики СО РАН (Новосибирск,' 1988, 1991 и 1994), на 1 съезде ВОГИС им. Н.И. Вавилова (Саратов, 1994).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ и находится в печати 2.
Структура диссертации. Рукопись диссертации включает введение, обзор литературы, описание материала и методов, изложение собственных экспериментальных данных, обсуждение результатов, выводы и список литературы. Работа изложена на 147 страницах, включая 26 таблиц, 5 рисунков и список литературы, который содержит 157 наименований, из них 56 на русском языке.