Сравнительный анализ состава ДНК прицентромерного гетерохроматина хромосом Drosophila orena и Drosophila virilis (Diptera: Drosophilidae) | Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. 2013. № 4 (24).

Сравнительный анализ состава ДНК прицентромерного гетерохроматина хромосом Drosophila orena и Drosophila virilis (Diptera: Drosophilidae)

Проведена дот-блот гибридизация район-специфичной ДНК-библиотеки из хромоцентра D. virilis (DvirIII) с охарактеризованными и аннотированными 42 ДНК-клонами хромоцентра D. orena. В результате установлено, что ДНК прицентромерного гетерохроматина хромосом у D. orena и D. virilis содержит значительное количество общих последовательностей ДНК, среди которых: диспергированные повторы (мобильные генетические элементы) - представители LTR-ретротранспозонов, LINE-элементы, ДНК-транспозоны; тандемные повторы (минисателлиты), а также последовательности, гомологичные белок-кодирующим генам.

Comparative analysis of the composition of DNA pericentromeric heterochromatin chromosomes of Drosophila orena and Droso.pdf Введение Известно, что последовательности ДНК, ассоциированные с гетерохро-матином, трудно поддаются секвенированию и последующему анализу из-за обогащенности повторами. Поэтому даже оконченные и опубликованные проекты по секвенированию геномов разных организмов, по сути, содержат информацию только о последовательностях ДНК, ассоциированных с эухроматином. Сейчас, однако, ясно, что для понимания принципов функционирования генома эукариот необходима полная информация о составе его последовательностей. С 2000 г. ведется работа по секвенированию ДНК гетерохроматина у многих организмов. Определенный успех был достигнут в расшифровке нуклеотидной последовательности ДНК гетерохроматина Drosophila melanogaster (Meigen, 1830) [1], Arabidopsis thaliana (Heynh, 1842) [2] и человека [3]. В 2007 г. в журнале «Science» был опубликован пятый выпуск Release 5.1, целиком посвященный последовательностям ДНК гетерохроматина D. melanogaster [4]. В этой работе представлены достаточно полные данные о 24 м.п.н. ДНК гетерохроматина этого вида и приведено процентное соотношение разных классов последовательностей, выявленных в результате анализа этих 24 м.п.н. ДНК гетерохроматина D. melano-gaster. В результате было обнаружено, что 2/3 (16 м.п.н., 66%) ДНК гетерохроматина состоит из ретротранспозонов (33% LTRs и 33% LINEs). На ДНК-транспозоны приходится 15% ДНК гетерохроматина. В то время как на тандемные повторы приходится в целом около 10% ДНК гетерохрома-тина, что значительно выше, чем в ДНК эухроматина (около 3%). Особенно много таких повторов в проксимальных центромерных районах хромосом 2 и 3, а также Y. Кроме того, было обнаружено: по крайней мере 230 белок-ко-дирующих генов, которые высококонсервативны у разных видов Drosophila; 32 псевдогена; 13 генов, не кодирующих РНК [4]. С точки зрения проблемы эволюции геномов дрозофилид является важным проведение сравнительного анализа состава ДНК гетерохроматина у таких филогенетически отдаленных видов, как Drosophila orena (Tsacas, David, 1978) и Drosophila virilis (Sturtevant, 1916). Эти виды являются ан-цестральными в своих группах и содержат большое количество гетерохроматина в геномах [5-10]. Также необходимо отметить, что к настоящему времени существует пока еще не полная информация о составе ДНК эухроматина D. virilis [11], в то время как данные о составе ДНК гетерохроматина этого вида практически отсутствуют в мировых научных источниках. Материалы и методики исследования Материалом исследований служили 42 плазмидных клона район-специфичной ДНК-библиотеки хромоцентра политенных хромосом лабораторной линии D. orena и район-специфичная ДНК-библиотека хромоцентра политенных хромосом лабораторной линии D. virilis. Дот-блот гибридизация. В основе метода лежит гибридизация ДНК, иммобилизованной на мембране с ДНК-зондом. Образцы наносятся на мембрану с помощью пипетки, этим данный метод отличается от саузерн-блот гибридизации, когда исследуемая ДНК переносится на мембрану с агарозного геля после проведения электрофореза. Метод позволяет в один эксперимент оценить гомологию фрагментов ДНК на мембране с фрагментами ДНК в гибридизационном растворе. Детекция сигнала зависит от того, какой зонд использовали (радиоактивный, биотинилированный и пр.). В настоящей работе использовался биотинилированный зонд, и для детекции применяли систему, предложенную компанией «Fermentas» (Biotin Chromogenic Detection Kit, #K0661). В основе принципа её работы лежит действие конъюгата щелочной фосфатазы со стрептавидином. Биотин-11-дУТФ, встроенный в ДНК-зонд, который в свою очередь гибридизовался с ДНК на мембране, связывает комплекс стрептавидин-щелочная фосфата-за через стрептавидин, а фосфатаза в свою очередь превращает субстрат 5-бромо-4-хлоро-3-индолилфосфат (BCIP-T) при последующей обработке в нерастворимый осадок синего цвета. Сигнал можно наблюдать в виде синих пятен на мембране (рис. 1). I 4, » Я ■ ■ --- 1 fS\ /5 ft li • a О о, в X 40 H и V3\Yf не 5i Si ® О о « 0 а a fC f/m so 8< ki a • © • о • № df щ • * © в 9 » ж т т т us и£ гы т • © № -в Л its AJ.

Ключевые слова

гетерохроматин, ДНК, политенные хромосомы, хромо-центр, Drosophila virilis, Drosophila orena, heterochromatin, DNA, polytene chromosomes, chromocenter, Drosophila virilis, Drosophila orena

Авторы

ФИООрганизацияДополнительноE-mail
Стегний Владимир НиколаевичТомский государственный университетдоктор биологических наук, профессор, зав. лабораторией эволюционной цитогенетики Научно-исследовательского института биологии и биофизики; зав. кафедрой цитологии и генетики Биологического институтаgene@res.tsu.ru
Усов Константин ЕвгеньевичТомский государственный университеткандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории эволюционной цитогенетики Научно-исследовательского института биологии и биофизики; доцент кафедры цитологии и генетики Биологического институтаusovke@rambler.ru
Коханенко Алина АндреевнаТомский государственный университетмладший научный сотрудник лаборатории эволюционной цитогенетики Научно-исследовательского института биологии и биофизикиgene@res.tsu.ru
Всего: 3

Ссылки

Усов К.Е., Шелковникова Т.А., Стегний В.Н. Анализ состава ДНК хромоцентра политенных хромосом трофоцитов яичников Drosophila orena // Генетика. 2011. Т. 47, № 4. С. 475-483.
Усов К.Е., Вассерлауф И.Э., Коханенко А.А. и др. Анализ трехмерной организации политенных хромосом в ядрах трофоцитов Drosophila virilis (Diptera: Drosophilidae) // Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. 2013. № 1 (21). С. 173-183.
Усов К.Е., Шелковникова Т.А., Вассерлауф И.Э. и др. Молекулярно-цитогенетический анализ прицентромерного гетерохроматина хромосом трофоцитов яичников у видов подгруппы Drosophila melanogaster // Цитология. 2008. Т. 50, № 12. С. 1044-1049.
Clark A.G., Eisen M.B., Smith D.R. et al. Evolution of genes and genomes on the Drosophila phylogeny // Nature. 2007. Vol. 450, № 8. P. 203-218.
Вассерлауф И.Э. Динамика ориентации хромосом в ядрах трофоцитов яичников у близкородственных видов подгруппы D. melanogaster и группы D. virilis // Вестн. Том. гос. ун-та. 2008. № 313. С. 205-214.
Spicer G.S., Bell C.D. Molecular phylogeny of the Drosophila virilis species group (Diptera: drosophilidae) inferred from mitochondrial 12S and 16S ribosomal RNA genes // Ann. ent. Soc. Am. 2002. Vol. 95, № 2. P. 156-161.
Throckmorton L.H. The virilis species group // The genetics and biology of Drosophila. 1982. Vol. 3B. P. 227-297.
Саленко В.Б. Полиморфизм эндогенного ретровируса МДГ4 (gypsy) в линиях рода Dro sophila подгруппы melanogaster : автореф. дис.. канд. биол. наук. М., 2007. 24 с.
Стегний В.Н., Вассерлауф И.Э. Видовая архитектоника хромосом генеративной ткани и проблема филогенетических отношений в подгруппе «melanogaster» рода Drosophila (Sophophora) // Генетика. 1994. Т. 30, № 4. С. 478-483.
Доувер Г., Браун С., Коэн Э. и др. Динамика эволюции генома и дифференцировка ви дов // Эволюция генома. М. : Мир, 1986. С. 329-356.
Horvath J.E., Schwartz S., Eichler E.E. The mosaic structure of human pericentromeric DNA: a strategy for characterizing complex regions of the human genome // Genome Res. 2000. № 10. P. 839-852.
Smith C.D., Shu Sh., Mungall Ch.J., Karpen G.H. The Release 5.1 Annotation of Drosophila melanogaster Heterochromatin // Science. 2007. Vol. 316. Р. 1586-1591.
Haupt W. The centromere1 (CEN1) region of Arabidopsis thaliana: architecture and func tional impact of chromatin // Plant J. 2001. Vol. 27. P. 285-296.
Carvalho A.B. Origin and evolution of the Drosophila Y chromosome // Curr. Opin. Genet. Dev. 2002. № 12. Р. 664-668.
 Сравнительный анализ состава ДНК прицентромерного гетерохроматина хромосом Drosophila orena и Drosophila virilis (Diptera: Drosophilidae) | Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. 2013. № 4 (24).

Сравнительный анализ состава ДНК прицентромерного гетерохроматина хромосом Drosophila orena и Drosophila virilis (Diptera: Drosophilidae) | Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. 2013. № 4 (24).