Цитогенетическое исследование диминуции хроматина у пресноводных ракообразных – новый подход к изучению парадокса размера генома эукариот
Исследование процесса диминуции хроматина методами цитогенетики, цитофотометрии и электронной микроскопии. Изучение структуры последовательностей ДНК, элиминируемых в процессе диминуции хроматина. Цитогенетические характеристики ряда видов циклопов.
Рубрика | Биология и естествознание |
Вид | автореферат |
Язык | русский |
Дата добавления | 09.03.2018 |
Размер файла | 1,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Неожиданный результат был получен при скрещивании изолиний S102 и S115. Низкий индекс репродуктивной изоляции при скрещивании изолиний S102 + и S115 > сравним с таковым в контрольных скрещиваниях изолиний S102 и S115. Количество эмбрионов в яйцевом мешке у гибридов колебалось от 4 до 10, в то время как у родительских линий количество эмбрионов в яйцевом мешке было в пределах 40-60.
Таблица 9. Реципрокное скрещивание (+ Х >) между изолиниями A. vernalis
Варианты кроссов |
М.О. |
Кроссы |
2n для линий кросса |
Среднее IRI |
|
1A |
1 х 4 |
S130 + X Tre1> |
8 Х 6(7) |
3.5 |
|
1B |
S130 >Tre1 + |
4.8 |
|||
2A |
1 х 3 |
S130 + x Pa26 > |
8 Х 10(9) |
4.8 |
|
2B |
S130> x Pa26+ |
3.8 |
|||
3A |
1 х 1 |
S130 + x S102 > |
8 Х 10 |
5.0 |
|
3B |
S130 > x S102+ |
4.9 |
|||
4A |
1 х 2 |
S130+ x CD61 > |
8 Х 8(9,10) |
3.9 |
|
4B |
S130 > x CD61+ |
5.0 |
|||
5A |
3 х 2 |
Pa26 + x CD69 > |
10(9) Х |
4.8 |
|
5B |
Pa26 > x CD69 + |
8(9,10) |
4.8 |
||
6A |
1 х 2 |
S115 + x CD69 > |
8 Х 8(9,10) |
3.9 |
|
6B |
S115 > x CD69 + |
3.7 |
|||
7A |
1 х 2 |
S142 + x CD60 > |
8 Х 8(9,10) |
3.7 |
|
7B |
S142 > x CD60 + |
4.0 |
|||
8A |
1 х 2 |
S102 + x CD61 > |
10 Х |
3.6 |
|
8B |
S102 > x CD61 + |
8(9,10) |
4.0 |
||
9A |
1 х 1 |
S102 + X S115 > |
10 Х 8 |
2.5 |
|
9B |
S102 > x S115 + |
3.9 |
|||
10A |
1 х 1 |
S130 + x S142 > |
8 Х 8 |
0 |
|
10B |
S130 > x S142 + |
0.8 |
|||
11A |
2 х 2 |
CD69 + x CD61 > |
8(9,10) Х 8(9,10) |
0 |
Примечание: направление скрещивания указано “A” и “B. “2n” - диплоидное число хромосом; М.О.- местообитание (1 = Short's 1 Pond; 2 = Cleveland Ditch Road Pond; 3= Parejko Pond; 4 = Trek Pond); IRI - индекс репродуктивной изоляции (среднее значение IRI рассчитывалось исходя из значений IRI для отдельного кросса пары скрещиваемых особей).
Скрещивания самцов изолиний S102 и самок изолинии S115 показали более высокий уровень IRI (Табл. 9): только у одной пары появились яйцевые мешки, но в них находились нежизнеспособные эмбрионы.
Гибридное потомство F3, которое было получено в 5 вариантах скрещивания между самками изолинии S102 и самцами изолинии S115, имело диплоидное число хромосом 8 или 9. В некоторых случаях наблюдалось необычное расположение хромосом в диакинезе у самок F3: вместо обычных бивалентов мы наблюдали униваленты, соединенные конец в конец и формирующие мультивалентное кольцо. Зародыши гибридного потомства F20 обладали только диплоидным числом хромосом равным 8. Необходимо отметить, что одна хромосома из пары наиболее крупных метацентрических хромосом вдвое превосходила по длине другие хромосомы, что предполагает нереципрокную транслокацию или слияние двух хромосом в линии клеток зародышевого пути у гибридного потомства. Появление жизнеспособного и фертильного потомства при скрещивании изолиний S102 и S115 доказывает, что генетическая программа, обеспечивающая успешное прохождение мейоза, не нарушена, несмотря на появление необычной конфигурации хромосом в 1-м мейотическом делении.
Измерение содержания ДНК в ядрах клеток соматической и зародышевой линии показало редукцию генома гибридных особей по сравнению с геномом родительских изолиний. Если самки гибридного потомства в F1 и F2 имели содержание ядерной ДНК практически равное родительскому геному, то содержание ДНК в клетках самок F3 было значительно ниже, чем в клетках родительских изолиний (t = 5,9; df = 106; P < 0,001), и это редуцированное количество ядерной ДНК сохранилось в клетках особей поколения F15 (Табл. 10).
Таблица 10. Содержание ДНК в клетках изолиний +S102 и >S115 A. vernalis и их гибридного потомства в 1-м, 2-м и 15-м поколениях
Изолиния |
Содержание ДНК, 2С* |
n |
Содержание ДНК, 1С** |
n |
|
S102 + |
1,45±0,03 |
52 |
0,73±0,03 |
16 |
|
S115 > |
1,46±0,03 |
51 |
0,68±0,03 |
18 |
|
F1 + > |
1,43±0,03 1,47±0,02 |
52 55 |
0,67±0,04 |
10 |
|
F2 + |
1,39±0,03 |
39 |
|||
F3 + > |
1,25±0,02 1,31±0,03 |
56 60 |
0,61±0,02 |
33 |
|
F15 + > |
1,24±0,03 1,31±0,03 |
50 52 |
0,62±0,04 |
10 |
Примечание: (2С)* содержание ДНК в соматических клетках зародышей и взрослых особей; (1С)** содержание ДНК в спермиях или во 2-м полярном тельце; n - количество исследованных клеток.
Подобное уменьшение содержания ядерной ДНК в клетках соматической линии и в половых клетках мы наблюдали и у самцов от F1 к F3 (t=1,8; df=113; P < 0,05).
Обратное скрещивание гибридного потомства F20 с родительскими изолиниями S102 и S115 A. vernalis продуцировало жизнеспособное, фертильное потомство в 4 из 26 пар скрещиваемых особей (Табл. 11). Эти успешные бэккроссы были результатом скрещивания гибридных самцов и обеих родительских изолиний.
Таблица 11. Обратное скрещивание гибридного потомства F20 (2n=8) от скрещивания изолиний +S102 и >S115 A. vernalis (2n=8) с родительскими изолиниями S102 и S115 вида A. vernalis.
Скрещиваемые изолинии |
2n скрещиваемых линий |
IRI |
|
S115+ Х гибрид S115> Х гибрид |
8 Х 8 8 Х 8 |
1(2), 3(2) 3(3), 5(3) |
|
S102+ Х гибрид S102> Х гибрид |
10 Х 8 10 Х 8 |
0(2), 3(5), 4(1) 3(6), 5(2) |
Анализируя результаты скрещивания, кариологического анализа и цитофотометрии комплекса изолиний A. vernalis, мы приходим к выводу, что данный комплекс обнаруживает значительную вариабельность цитогенетических признаков при неизменной величине генома.
Наши исследования дали два необычных результата: особи некоторых изолиний обладали различным диплоидным числом хромосом, и особи изолиний с разным числом хромосом могли в ряде случаев давать жизнеспособное и фертильное потомство. Вариабельность в диплоидном числе хромосом в пределах одной популяции может быть следствием полового диморфизма (линии Tre1 и Pa26). Наличие в ооцитах одной самки линии CD69 пяти бивалентов примерно одинаковой длины, а в других четырех, из которых один был почти вдвое больше других, мы объясняем как следствие тандемного или Робертсоновского слияния двух пар хромосом и инактивации лишней центромеры в стволовых клетках зародышевого пути.
Появление плодовитого потомства в результате скрещивания этих линий показывает, что различия в диплоидном числе хромосом не создает постзиготических барьеров изоляции, и не препятствует нормальным процессам эмбриогенеза и морфогенеза. Полученный гибрид был жизнеспособен и продуцировал 60 поколений.
Для объяснения результатов эксперимента по гибридизации изолиний +S102 и >S115 A. vernalis мы предложили модель хромосомной реорганизации гибридного кариотипа (Рис. 2а, б, в).
Рис. 2а.
Этап 1. (Рис. 2а). Две изолинии с различным гаплоидным числом хромосом, но одинаковым размером генома скрещиваются и дают гетерозиготный кариотип. Например, гибрид F1 (S102 и S115) получает материнский (n=5) и отцовский (n=4) наборы хромосом. Гибридный набор хромосом обладает количеством ДНК, равным сумме родительских геномов.
Рис. 2б.
Этап 2 (Рис. 2б). Гибрид F1 с 2n=9 дает два типа гамет (n=5 и n=4), которые при слиянии продуцируют зиготы с диплоидным набором хромосом равным 8, 9 и 10.
Рис. 2в.
Этап 3 (Рис. 2в.). У особей гибридного потомства в клетках зародышевого пути проходят реципрокные транслокации с образованием ацентрических фрагментов, которые при последующих клеточных делениях могут быть утеряны, следствием чего является наблюдаемая в эксперименте редукция гибридного генома в F3 и F15.
По-видимому, наиболее жизнеспособным вариантом в гибридном потомстве оказался гибрид с 2n=8, так как в F20 особи с другим кариотипом не были обнаружены.
Мы сконструировали эту модель, чтобы объяснить результаты лабораторных скрещиваний между популяциями с различным диплоидным числом хромосом. Мы предполагаем, что эти лабораторные исследования отражают процессы, которые существуют в природе и ведут к появлению новых видов. Наша модель обеспечивает правдоподобное объяснение существования популяций A. vernalis с диплоидным числом хромосом 8; 9 и 10.
5. Биологическая роль и механизм диминуции хроматина.
Процесс диминуции хроматина можно рассматривать как вторичную форму клеточной дифференцировки на соматическую и зародышевую линии. С удалением 94% ДНК из клеток соматической линии происходит полная потеря большей части избыточной ДНК у зародышей этого вида, в то время как у подавляющей части эукариот избыточная ДНК инактивируется путем гетерохроматинизации и подавления транскрипции. Процесс возникновения механизма ДХ пока неизвестен. Можно предположить, что особи предкового вида, который дивергировал на два криптических вида C. insignis с ДХ и C. insignis без ДХ, в ходе эволюции имели возможность оптимального выбора пути онтогенетического развития (сайленсинг избыточной ДНК путем компактизации хроматина или диминуции хроматина) в интересах целостной развивающейся системы - нового вида. Путь этот, возможно, определялся необходимостью создания надежных барьеров для генетической изоляции видов-двойников. Возможно, что виды, различающиеся наличием/отсутствием ДХ в раннем эмбриогенезе, при скрещивании не будут давать потомства. Например, можно предположить, что при скрещивании особей вида, имеющего в онтогенезе ДХ с особями криптического вида, не имеющего ДХ, будет нарушен нормальный ход ранних этапов эмбриогенеза, связанных с готовностью или неготовностью гибридного генома к осуществлению последовательных этапов ДХ. Подобное нарушение приведет к многочисленным ошибкам при вырезании фрагментов эДНК, удалению жизненно важных генов или изменению транскрипционной активности генов в случае неправильного соединения фрагментов хромосом после вырезания элиминируемой ДНК, и другим возможным негативным последствиям.
Можно предложить и другую причину появления ДХ у циклопов. Функциональная потребность в умножении ряда последовательностей наталкивается на необходимость многократного умножения генетического материала, который никогда не будет востребован в дифференцированных соматических клетках. Поэтому для организма выгодно удалить избыточную ДНК генома в ходе ДХ, а затем многократно воспроизвести геном соматических клеток. Действительно, амплификация постдиминуционного генома C. kolensis или C. s .strenuus является намного более эффективной, чем амплификация генома C. insignis. Это следует из сравнения содержания ДНК в высокополиплоидных клетках C. kolensis, C. s. strenuus (видов с ДХ), и содержания ДНК в высокополиплоидных клетках C. insignis (вида без ДХ) (Табл.12). Простые расчеты показывают, что число копий генов в высокополиплоидных клетках у видов с ДХ (C. kolensis и C. s. strenuus) в десятки раз больше, чем в высокополиплоидных клетках вида без ДХ (C. insignis), так как величины последиминуционных геномов видов C. kolensis и C. s. strenuus значительно меньше величины генома C. insignis.
Снижение частоты аберраций хромосом в клетках соматической линии C. kolensis после диминуции хроматина также можно рассматривать как один из признаков, дающих преимущество виду, у которого появляется ДХ. Действительно, при уменьшении генома соматических клеток C. kolensis в 15 раз вследствие ДХ, происходит уменьшение частоты аберраций хромосом в клетках сомы в 50 раз, что, предположительно, дает преимущество этому виду, позволяя противостоять постоянно действующему мутационному процессу и обеспечивая высокую консервативность генома вида.
Таблица 12. Сравнительные характеристики высокополиплоидных клеток C. kolensis и C. s. strenuus (ДХ имеется), C. insignis (ДХ отсутствует).
Вид |
N |
ВК (пг) 1С |
Плоидность клетки |
СК (пг) 1С |
|
C. kolensis |
80 |
150-230 |
1000-1700С |
0,14 |
|
C. s. strenuus |
50 |
50-70 |
270-380С |
0,18 |
|
C. insignis |
17 |
60-90 |
30-45С |
2,15 |
N - число клеток в теле взрослого циклопа; ВК - содержание ДНК в высокополиплоидной клетке в теле взрослого циклопа; СК - содержание ДНК в соматической клетке взрослого циклопа
Мы предполагаем, что у циклопов должны быть генетически детерминированы следующие этапы диминуции хроматина: 1) подготовка к процессу ДХ большей части генома пресоматических клеток, с чем, по-видимому, связано значительное увеличение продолжительности преддиминуционной интерфазы. Появление G-подобных полос в хромосомах 3-го деления дробления у C. kolensis, предшествующего диминуционному делению, может быть также связано с проявлением процессов репрограммирования функционально активной части генома, что проявляется на уровне хромосомного фенотипа; 2) приведение в состояние «готовности» районов хромосомных разрывов (РХР), которые определяют участки хроматина, вырезаемого из хромосом пресоматических клеток. Мы предполагаем, что РХР локализованы в участках, ассоциированных с ядерным матриксом; 3) разрезание по сайтам РХР и вырезание элиминируемого хроматина, представленного в виде петель. Сразу после вырезания элиминируемой ДНК происходит восстановление нити хромосомной ДНК, контакт интерфазной хромосомы с ядерным матриксом при этом теряется, происходит воссоединение концов вырезанной петли с образованием колец ДНК; 4) компактизация элиминируемой ДНК и заключение ее в гранулы. Формирование мембраны гранул, отличительным свойством которой является отсутствие пор; 5) деградация элиминируемой ДНК внутри гранулы в течение 2-3-х последующих делений.
Таким образом, в процессе ДХ, вероятно, участвуют многие гены, и нарушение координированной работы этих генов, обуславливающих каждый из обозначенных этапов, неминуемо приведет к искажению процесса ДХ, и как следствие к ошибкам индивидуального развития и дифференцировки организма, которые, скорее всего, станут причиной летального исхода для данной особи. По нашему предположению, появление процесса ДХ происходит уже на основе существующих генов, которые включаются одновременно гипотетическим ферментом, синтезированным на матрицах иРНК задолго до диминуционного деления, возможно еще при созревании ооцита.
6. Парадокс размера генома эукариот с позиции данных, полученных при исследовании ДХ у Cyclopoida
Уникальным объектом для решения парадокса величины эукариотического генома, по нашему мнению, может стать представитель отряда копепод C. kolensis, у которого во время 4-го деления дробления из хромосом клеток соматической линии вырезается 94% ДНК, диплоидное количество хромосом при этом остается неизменным. В дальнейшем для выполнения всех необходимых функций в ходе развития взрослого организма достаточно оставшихся 6% генома. Элиминируемые 94% ДНК у C. kolensis бесспорно могут рассматриваться как избыточная ДНК для соматических клеток, так как отсутствие в них этой части генома не препятствует нормальному ходу онтогенетических процессов.
В настоящее время среди молекулярных биологов преобладает точка зрения, согласно которой избыточная ДНК является селективно нейтральной (Charlesworth, et al., 1994; Elder, Turner, 1995; Kreitman, 1996) и накапливается в ходе эволюции в результате мутационного давления. Эта концепция, по сути, сходна с гипотезой «мусорной» ДНК (Ohno, 1972). Согласно этим гипотезам избыточная ДНК не несет кодирующих и регуляторных функций, и хотя является для организма некоторым метаболическим грузом, все-таки не элиминируется отбором. Отсюда следует, что во фракции избыточной ДНК, по крайней мере, у эволюционно «старых» видов, должны преобладать последовательности c достаточно высокой степенью дивергенции. В элиминируемой ДНК у C. kolensis, которую мы рассматриваем как избыточную для клеток соматической линии, обнаруживается сложная организация различных повторяющихся последовательностей, обусловленная характерным чередованием повторов и спейсеров, сложной структурой многих повторов, наличием слабодивергировавших, а нередко на 100% тождественных консенсусу прямых и инвертированных повторов, присутствующих как в одном и том же фрагменте, так и в разных областях генома. Это ясно указывает на то, что элиминируемую во время диминуции хроматина ДНК нельзя рассматривать как «мусорную». Именно такое понимание функций избыточной ДНК позволяет объяснить причины сохранения элиминируемой части генома в клетках зародышевого пути на протяжении сотен тысяч поколений не только у московской, но и у байкальской популяции C. kolensis.
Проведенные нами исследования по сравнительной радиочувствительности хромосом C. kolensis до и после ДХ, а также вида C. insignis, у которого ДХ отсутствует, не укладывается в рамки концепции, приписывающей избыточной ДНК защитные функции. Как видно из наших экспериментов, если бы избыточная ДНК у C. kolensis выполняла защитные функции, то частота АХ после ДХ не уменьшилась бы в 50 раз (Табл. 4), а наоборот увеличилась. Данные по радиочувствительности хромосом C. insignis также противоречат концепции защитной функции избыточной ДНК, так как частота АХ в клетках C. insignis значительно выше, чем у C. kolensis во время соответствующих делений дробления (Табл. 4, 6).
Предположение, согласно которому роль избыточной ДНК заключается в репрессии генов, которая возникает при гетерохроматинизации негенной ДНК, вовлекающей в этот процесс соседние участки эухроматина (Zuckerkandl, 1997), с позиции полученных нами данных маловероятно. Элиминация 94% ДНК клеток соматической линии C. kolensis свидетельствуют против этой гипотезы, так как морфогенез, для осуществления которого, согласно гипотезе Цукеркэндла (Zuckerkandl, 1997), необходима негенная ДНК для управления работой генов путем компактизации и декомпактизации хроматина, начинается после того, как завершилась диминуция хроматина. Элиминация 94% генома клеток соматической линии C. kolensis и 75% генома пресоматических клеток C. s. strenuus позволяет сделать вывод о том, что элиминируемая ДНК не несет значительных кодирующих и регуляторных функций. Учитывая факт сохранения полноразмерного генома в клетках зародышевой линии, мы предполагаем, что некоторые элиминируемые последовательности, удаляемые в процессе ДХ из клеток соматической линии, но сохраняющиеся в клетках зародышевого пути, необходимы для нормального хода мейоза и созревания половых клеток.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В работе проведено комплексное исследование процесса диминуции хроматина методами цитогенетики, цитохимии, молекулярной генетики и электронной микроскопии. Обнаруженные факты наличия ДХ у C. kolensis, во время которой из хромосом пресоматических клеток удаляется 94% ДНК, при сохранении диплоидного числа хромосом после ДХ, позволяют рассматривать элиминируемую ДНК как избыточную для клеток соматической линии, так как отсутствие в них этой части генома не препятствует нормальному ходу онтогенеза. В то же время, редукция 94% генома клеток соматической линии C. kolensis в результате ДХ, позволяет утверждать, что элиминируемая ДНК не несет никаких значительных кодирующих и регуляторных функций. Сохранение после ДХ нередуцированного генома в клетках зародышевой линии позволяет предположить, что последовательности, удаляемые в процессе диминуции из клеток соматической линии, необходимы для нормального хода мейоза и созревания половых клеток, а сам процесс ДХ представляет собой механизм генетической изоляции между криптическими видами, у одного из которых ДХ отсутствует.
Полученные в данном исследовании результаты показывают, что процесс ДХ представляет собой альтернативную форму регуляции клеточной дифференцировки на соматическую и зародышевую линии путем полной потери избыточной части генома, в то время как у подавляющей части эукариот эта часть генома инактивируется путем гетерохроматинизации. Сохранение избыточной ДНК в клетках зародышевой линии C. kolensis, элиминируемой из клеток соматической линии, сложная организация повторяющихся последовательностей этой ДНК, обусловленная характерным чередованием повторов и спейсеров, наличием слабодивергировавших, нередко на 100% тождественных прямых и инвертированных повторов, а также сходство цитогенетических и молекулярных характеристик московской и байкальской популяций C. kolensis, ясно указывают на то, что элиминируемую во время ДХ ДНК нельзя рассматривать как "паразитическую", "эгоистическую" или «мусорную».
Результаты, полученные методами количественной цитофотометрии, показали, что причина появления ДХ в онтогенезе не связана с необходимостью удаления из генома соматических клеток избыточной ДНК.
Данные, полученные нами при изучении видов Cyclopoida методами цитогенетики, показали значительную вариабельность цитогенетических признаков у популяций изученных видов пресноводных копепод, что позволило высказать предположение о видовом статусе этих популяций.
ВЫВОДЫ
1. Обнаружен и исследован механизм диминуции хроматина у Cyclops kolensis и Paracyclops affinis. У ряда видов циклопов выявлены высокополиплоидные клетки. Высказано положение о том, что процесс ДХ представляет собой альтернативную форму регуляции клеточной дифференцировки на соматическую и зародышевую линию, во время которой происходит полная потеря избыточной части генома; в то время как у подавляющей части эукариот эта часть генома инактивируется путем гетерохроматинизации.
2. Установлено изменение ультраструктуры интерфазных ядер клеток соматической линии у C. kolensis в результате ДХ, связанное с появлением компактизованного хроматина, но не найдено принципиальных различий в структуре хромосом клеток соматической линии до и после ДХ. В гранулах элиминируемого хроматина у C. kolensis обнаружена плотная лишенная пор мембрана.
3. Показано, что последовательности ДНК из гранул элиминируемого хроматина являются АТ-богатыми и локализованы во всех додиминуционных хромосомах. Среди фрагментов элиминируемой ДНК обнаружены семейства повторов с высоким уровнем гомологии внутри семейств. Один из фрагментов элиминируемой ДНК московской популяции C. kolensis присутствует в додиминуционном геноме байкальской популяции C. kolensis и является высококонсервативным. Данный повтор не полностью элиминируется во время ДХ, его копии присутствуют в геноме соматических клеток взрослых циклопов как московской, так и байкальской популяций.
4. Определено, что частота аберраций хромосом в клетках зародышей C. kolensis до ДХ превышает таковой показатель для клеток соматической линии зародышей C. kolensis после ДХ более чем в 50 раз. Частота аберраций хромосом в клетках зародышей C. insignis (вида без ДХ) не изменяется в ходе эмбриогенеза.
5. Выявлена внутривидовая изменчивость у Cyclops kolensis, C. s. strenuus, C. insignis, Termocyclops сrassus и Acanthocyclops vernalis по следующим признакам: диплоидное число хромосом, величина генома, картина и хронология диминуционных процессов. Показано, что наличие ДХ в онтогенезе у циклопов не связано с величиной генома. Высказана гипотеза, что процесс ДХ является механизмом генетической изоляции между криптическими видами, у одного из которых ДХ отсутствует.
6. При исследовании различных популяций вида Acanthocyclops vernalis установлено:
а) изменчивость диплоидного числа хромосом при неизменной величине генома;
б) полная репродуктивная изоляция всех изолиний самок, полученных из разных водоемов, и двух изолиний самок, полученных из одного водоема, независимо от диплоидного числа хромосом;
в) частичная репродуктивная изоляция двух изолиний самок, полученных из одного водоема и обладающих разным диплоидным числом хромосом.
7. На основании полученных результатов предложено рассматривать ДНК, элиминируемую у C. kolensis в результате диминуции хроматина, как избыточную для клеток соматической линии. Высказано предположение, что элиминируемая в ходе диминуции ДНК не несет значительных кодирующих и регуляторных функций, так как ее отсутствие в клетках сомы не препятствует нормальному ходу онтогенеза, а сам процесс диминуции хроматина появился как механизм генетической изоляции между видами-двойниками.
Работа была поддержана грантами РФФИ и грантом РАН «Генетические аспекты эволюции биосферы».
СПИСОК СТАТЕЙ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
а) в изданиях согласно перечню ВАК:
1. Гришанин А.К., Акифьев А.П. Диминуция хроматина и организация хромосом у Cyclops strenuus strenuus // Генетика. 1993. Т. 29(7). С. 1099 - 1107.
2. Гришанин А.К., Бродский В.Я., Акифьев А.П. Соматические клетки Cyclops strenuus (Copepoda, Crustacea) теряют при диминуции хроматина более 90% генома // Доклады РАН. 1994. Т. 338(5). С. 708 - 710.
3. Гришанин А.К. Сравнительное изучение хромосом и интерфазных ядер в клетках зародыша Cyclops kolensis (Copepoda, Crustacea) до и после диминуции хроматина при помощи электронной микроскопии // Онтогенез. 1995. Т. 26 (3). С. 188 - 195.
4. Гришанин А.К., Худолий Г.А., Шайхаев З.Г.О., Бродский В.Я., Макаров В.Б., Акифьев А.П. Диминуция хроматина у Cyclops kolensis и Cyclops strenuus strenuus (Copepoda, Crustacea)- уникальный пример генной инженерии в природе // Генетика. 1996. Т. 32. С. 492 - 499
5. Гришанин А.К. Изучение элиминируемого хроматина в клетках зародыша Cyclops kolensis с помощью сканирующей электронной микроскопии // Цитология.1996. Т. 38(10). С. 115 - 117.
6. Гришанин А.К. К вопросу о цитотаксономии видов Cyclops strenuus и Cyclops kolensis (Copepoda, Cyclopidae) // Зоологический журнал. Т. 75. С. 1887 - 1891.
7. Акифьев А.П., Беляев И.Я., Гришанин А.К., Дегтярев С.В., Худолий Г.А. Аберрации хромосом, диминуция хроматина и их значение для понимания молекулярно-генетической организации эукариотических хромосом. Радиационная биология. Радиоэкология // 1996. Т. 36. С. 789 - 797.
8. Акифьев А.П., Гришанин А.К., Дегтярев С.В. Диминуции хроматина, сопровождающиеся реорганизаций молекулярной структуры генома: эволюционные аспекты // Генетика. 1998. Т. 34. С. 709 - 718.
9. Дегтярев С.В., Гришанин А.К., Белякин С.Н., Рубцов Н.Б., Жимулев И.Ф., Акифьев А.П.. Нуклеотидные последовательности ДНК, элиминируемые в процессе диминуции хроматина из хромосом соматических клеток Cyclops kolensis // Доклады РАН. 2002. Т. 384. (2). С. 255 - 258.
10. Акифьев А.П., Гришанин А.К., Дегтярев С.В. Диминуция хроматина - ключевой процесс для объяснения парадокса размера генома эукариот и некоторых механизмов генетической изоляции // Генетика. 2002. Т. 38. С. 595 - 606.
11. Гришанин A.K., Дегтярев С.В., Акифьев А.П. Радиочувствительность хромосом в связи с диминуцией хроматина у циклопов (Crustacea, Copepoda) // Генетика. 2002. Т. 38. С. 468 - 472.
12. Sergei Degtyarev, Tatiana Boykova, Andrei Grishanin, Stepan Belyakin, Nikolai Rubtsov, Tatiana Karamysheva, Grigory Makarevich, Alexei Akifyev, and Igor Zhimulev. The molecular structure of the DNA fragments eliminated during chromatin diminution in Cyclops kolensis // Genome Research. 2004. V. 14. P. 2287 - 2294.
13. Акифьев А.П., Гришанин А.К. Некоторые заключения о роли избыточной ДНК и механизмах эволюции эукариот, которые можно сделать на основании изучения диминуции хроматина у Cyclopoida // Генетика. 2005. Т. 41(4). С. 466 - 479.
14. Гришанин А.К., Акифьев А.П. Особенности радиационного мутагенеза у Cyclops kolensis и Cyclops insignis (Crustacea, Copepoda) // Радиационная биология. Радиоэкология. 2005. Т. 45(3). С. 294 - 298.
15. Grishanin A.K., Rasch E.M., Dodson S.I., Wyngaard G.A. Origins and continuity in variability in genetic architecture of the cryptic species complex of Acanthocyclops vernalis (Crustacea: Copepoda). II. Evidence from crossbreeding experiments and cytogenetics // Evolution. 2006. V. 60(3). P. 247 - 256.
16. Гришанин А.К., Шеховцов А.К., Бойкова Т.В., Акифьев А.П., Жимулев И.Ф.. Проблема диминуции хроматина на рубеже ХХ и XXI веков // Цитология. 2006. N. 5. C. 379 - 397.
17. Гришанин А.К., Бойкова Т.В., Маршак Т.Л., Мельник Н.Г., Наумова Е.Ю., Загоскин М.В., Акифьев А.П., Жимулев И.Ф. Консерватизм структуры генома в двух популяциях Cyclops kolensis (Copepoda, Crustacea), обитающих в прудах г. Москва и о. Байкал // Доклады РАН. 2006. 408(5). С. 684 - 687.
б) в других научных изданиях:
1. Акифьев А.П., Гришанин А.К. Некоторые биологические аспекты диминуции хроматина // Журнал общей биологии. 1993. Т. 54(1). С. 5 - 16.
2. Grishanin A.K., Akifyev A.P. Interpopulation differentiation within C. kolensis and C. strenuus strenuus (Crustacea: Copepoda): evidence from cytogenetic methods // Hydrobiology. 2000. V. 417. P. 37- 42.
3. Dodson, S.I., Grishanin A.K., Gross K., and Wyngaard G. Morphological analysis of some cryptic species in the Acanthocyclops vernalis complex from North America // Hydrobiologia. 2003. V.500. P. 131 143.
4. Grishanin A.K., Akifyev A.P., Dahms H.U. Nuclear DNA and remarks on chromatin diminution of cyclopoid copepods // Zoological Studies. 2004. V. 43(2). P. 300 - 303.
5. Grishanin A. K., Rasch E.M., Dodson S.I. and Wyngaard G.A. Variability in genetic architecture of the cryptic species complex of Acanthocyclops vernalis (Copepoda). I. Evidence from karyotypes, genome size, and ribosomal DNA sequences // Journal of Crustacean Biology. 2005. V. 25(3). P. 375 - 383.
6. Акифьев А. П., Бойкова Т.В., Гришанин А.К., Зоткевич Е.В., Жимулев И.Ф. Диминуция хроматина у циклопов как модель эволюционного преобразования геномов. Эволюционная биология. Сборник работ по материалам III Международной конференции "Проблемы вида и видообразования". 2005. Т. 3. С. 133 - 143.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Структура геномов эукариот. Опыты Фредерика Гриффита. Принципы строения ДНК. Сюрпризы митохондриального генома. Эксперимент Альфреда Херши и Марты Чейз. Особенности структуры хроматина. Характеристика нуклеосомы и ее состав. Понятие структурного гена.
лекция [247,9 K], добавлен 21.07.2009Организация наследственного материала прокариот. Химический состав эукариот. Общая морфология митотических хромосом. Структура, ДНК, химия и основные белки хроматина. Уровни компактизации ДНК. Методика дифференцированного окрашивания препаратов хромосом.
презентация [7,4 M], добавлен 07.01.2013Химический состав и уровни организации хроматина. Варианты гистонов и их действие на хроматин. Понятие и примеры кариотипов. Эволюция хромосом млекопитающих. Теломерные районы хромосом и схема работы теломеразы. Y-хромосома и карта Х-хромосомы человека.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 14.02.2016Морфологические проявления апоптоза. Сжатие клетки и конденсация хроматина. Формирование в цитоплазме полостей и апоптотических телец. Механизм и регуляция апоптоза. Значение апоптоза в развитии организма и патологических процессах, снижение и ускорение.
реферат [1,1 M], добавлен 02.05.2009Молекулярная сущность транскрипции, структура ядерного хроматина. Организация пластического метаболизма на примере секреторной клетки. Осуществление синтеза АТФ, строение цитоскелета. Функции плазматической мембраны и возникновение межклеточных контактов.
контрольная работа [863,4 K], добавлен 03.05.2011Рассмотрение компонентов ядра: кариолеммы, кариоплазмы, хроматина и ядрышек. Этапы клеточного цикла: гетерокаталитическая интерфаза, митотический цикл (автокаталитическая интерфаза) и период относительного покоя. Метафаза, анафаза и телофаза мейоза.
презентация [4,1 M], добавлен 20.09.2014Положения клеточной теории. Особенности электронной микроскопии. Детальная характеристика строения и функции клеток, их связи и отношения в органах и тканях у многоклеточных организмов. Гипотеза тяготения Роберта Гука. Сущность строения клетки эукариот.
презентация [1,6 M], добавлен 22.04.2015Индуцибельная схема негативной регуляции на примере Lac-оперона. Репрессибельная схема негативной регуляции на примере His-оперона. Структурные гены участвующие в метаболизме лактозы. Конденсация и деконденсация хроматина. Регуляция стабильности иРНК.
презентация [2,6 M], добавлен 25.05.2022Репликативный синтез ДНК и пролиферация, особенности организации хроматина в нервных клетках. Репарация (система "ремонта") ДНК в мозге животных. Рибонуклеиновые кислоты мозга. Экспрессия генов в нервной системе позвоночных. Онтогенез мозга животных.
курсовая работа [575,0 K], добавлен 26.08.2009Изучение строения гена эукариот, последовательности аминокислот в белковой молекуле. Анализ реакции матричного синтеза, процесса самоудвоения молекулы ДНК, синтеза белка на матрице и-РНК. Обзор химических реакций, происходящих в клетках живых организмов.
презентация [666,1 K], добавлен 26.03.2012Исследование основных фаз процесса образования микротрубочек. Изучение особенностей их строения и функций. Анализ структур, образуемых системой микротрубочек и организующих их центров. Центросома - регулятор хода клеточного цикла в клетках эукариот.
презентация [564,8 K], добавлен 13.04.2013Из каких отделов состоит тело ракообразных. Сколько ходильных ног у рака расположено на головогруди. Чем покрыто тело ракообразных. Почему рак линяет. Сходства и отличия ракообразных и паукообразных. Меры специфической профилактики клещевого энцефалита.
презентация [1,0 M], добавлен 01.04.2014Природно-географические особенности и природно-климатические условия Свердловской области. Экологическая ситуация в регионе. Система пресноводных экосистем на глобальном уровне. Биоиндикация и основные особенности биотестирования пресноводных экосистем.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 19.06.2017Адаптация животных организмов к загрязнению среды обитания. Мутационный процесс и молекулярные основы эволюции. Характеристика водоемов и исследование межпопуляционного полиморфизма пресноводных видов моллюсков, обитающих в разных экологических условиях.
дипломная работа [890,0 K], добавлен 31.01.2018Трансляция – синтез белка на матрице-РНК. Различие в рибосомах про- и эукариот. Процесс образования аминоацил-тРНК. Этапы трансляции, их сущность и краткая характеристика. Сопряженность с транскрипцией в прокариотических и эукариотических клетках.
презентация [832,8 K], добавлен 05.12.2012Транскрипция – процесс переноса генетической информации от ДНК к РНК. Природа информационной связи между ДНК и белками. Строение и организация единиц транскрипции у прокариот и эукариот. Синтез РНК - выделение стадий инициации, элонгации и терминации.
лекция [27,1 K], добавлен 21.07.2009Генетическая терминология, организация генома вирусов, понятие о лизогенном и литическом цикле. Особенности генома и жизненного цикла ретровирусов, геном бактерий. Современные представления о геноме человека: теоретические и практические аспекты.
презентация [125,3 K], добавлен 04.04.2011Амплификация как важный механизм увеличения объема генома. Роль горизонтального переноса генетического материала в эволюции генома. Значение сохранения дозового баланса генов в генотипе для формирования фенотипа. Взаимодействия между генами в генотипе.
реферат [18,7 K], добавлен 24.02.2010Механизмы регуляции экспрессии генов у прокариот и эукариот. Регуляция содержания РНК в процессе биосинтеза. Согласованная регуляция экспрессии прокариотических родственных генов. Репрессия триптофанового оперона. Суммарный эффект аттенуации и репрессии.
лекция [24,2 K], добавлен 21.07.2009Характеристика и разнообразие гибридогенных позвоночных. Генетические механизмы гибридной несовместимости. Клональные позвоночные, сетчатое видообразование. Исследование генома гибридогенного позвоночного. Локус-специфическая полимеразно-цепная реакция.
дипломная работа [559,0 K], добавлен 02.02.2018