Введение к работе
Актуальность работы. Среди всех крупных таксономических групп встречаются виды, в геноме которых наряду с А-хромосомами, составляющими основной набор, присутствуют дополнительные или В-хромосомы. В-хромосомы до сих пор считаются одними из наиболее загадочных элементов генома. Исследования В-хромосом разных видов показывают, что в природе существует большое разнообразие этих элементов. Появление В-хромосом в геноме связано с реорганизацией хромосом и характерно для тех групп видов, у которых происходит быстрая кариотипическая эволюция. У большинства видов В-хромосомы представляют собой генетически неактивные элементы генома, не подверженные прессингу отбора и поэтому очень лабильны в эволюционном плане. Благодаря этому В-хромосомы могут служить моделью для анализа некоторых механизмов, определяющих кариотипическую эволюцию, таких как происхождение новых элементов генома, амплификация последовательностей ДНК (Blunden et al., 1993; Reed et al., 1994; Gutknecht et al., 1995; Jamilena et al., 1995), гетерохроматизация и генетическая инактивация элементов генома (Camacho et al., 2000), механизмы аккумуляции хромосом, стабилизация дополнительных хромосом в геноме (Araujo et al., 2001, Hackstein et al., 1996).
До недавнего времени исследования В-хромосом были ограничены методами изучения их морфологии и структурной организации, распределения в популяциях и поведения в мейозе. Изучение молекулярного состава В-хромосом до последнего времени оставалось за рамками исследований. В результате вопросы происхождения и роли В-хромосом и сейчас остаются предметом многочисленных дискуссий.
Широкое внедрение в цитогенетические исследования различных ДНК-проб и разработка метода микродиссекции метафазных хромосом открыли принципиально новые возможности анализа организации В-хромосом, которые могут позволить расшифровать ряд механизмов молекулярной реорганизации хромосом, определить особенности состава ДНК эволюционно лабильных районов, а также расширить современные представления о механизмах и закономерностях формирования малых сверхчисленных хромосом человека.
В-хромосомы восточноазиатской лесной мыши Apodemus peninsulae обладают уникальным набором характеристик, которые делают их весьма удобным и перспективным модельным объектом при изучении происхождения и молекулярной организации В-хромосом млекопитающих. Они присутствуют в большом числе у подавляющего большинства представителей этого вида (Hayata et al., 1970; Krai, 1971, Волобуев, 1979) и варьируют как по размерам, так и по морфологии (Картавцева 2002).
Цели и задачи. Цель данной работы - выяснение основных принципов структурной, молекулярной организации и эволюции В-хромосом восточноазиатской лесной мыши Apodemus peninsulae. Для достижения этой цели были поставлены следующие конкретные задачи.
Провести отлов животных из разных, в том числе географически удаленных популяций Apodemus peninsulae.
Провести кариотипический анализ всех отловленных животных.
Создать набор хромосомо- и районоспецифичных ДНК-библиотек В-хромосом и районов хромосом основного набора Apodemus peninsulae.
Провести сравнительный анализ ДНК разных районов В-хромосом.
Провести сравнительный молекулярно-цитогенетический анализ В-хромосом животных из разных популяций и из удаленных географических районов.
Оценить распределение последовательностей ДНК, гомологичных ДНК В-хромосом, в хромосомах основного набора.
Провести оценку видоспецифичности ДНК районов В-хромосом лесной мыши.
Научная новизна и практическая ценность. Представленные в работе данные расширяют наши представления об организации и закономерностях эволюции хромосом млекопитающих.
Продемонстрировано, что наличие активных ядрышкообразующих районов в В-хромосомах лесных мышей - достаточно распространенное явление, характерное для разных значительно удаленных популяций этого вида, что может свидетельствовать о возможном адаптивном значении В-хромосом. Выявлена связь формирования ЯО-районов с определенными типами повторенных последовательностей.
Описан феномен избегания полноценной конденсации некоторых районов В-хромосом в митозе.
Показано, что прицентромерные районы В-хромосом из разных географических районов имеют различный состав ДНК.
Выявлены особенности распределения последовательностей ДНК, гомологичной ДНК В-хромосом в A-xpoMocoMaxA.peninsulae и уA.agrarius.
Установлена связь морфологии и состава ДНК В-хромосом.
Полученные данные указывают на независимое и различное происхождение В-хромосом восточноазиатских лесных мышей в различных географических районах. Предложены гипотетические механизмы формирования и эволюции В-хромосом у этого вида.
Апробация работы. Результаты исследования были доложены на Второй международной конференции по В-хромосомам (Бубион, Испания, 27-29 июня 2004) и на III международной научной конференции молодых ученых и студентов (Казахский национальный университет имени аль-Фараби, г. Алматы), на 3-ем съезде ВОГиС (Москва, 2-12 июня 2004), на Сибирской Зоологической Конференции (Новосибирск, 15-22 сентября 2004). Кроме того, результаты были представлены на отчетной сессии Института Цитологии и Генетики СО РАН в феврале 2002 года.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация включает следующие разделы: введение, обзор литературы, материал и методы, результаты, обсуждение, заключение, выводы, список цитируемой литературы (226 ссылок) и приложение с рисунками (19 рисунков), изложена на 148 страницах машинописного текста и содержит 4 таблицы.
