Мутации и мутационный процесс в природных популяциях drosophila melanogaster

Частота соматических мозаиков в линиях sns и sn+ в Р-цитотипе снижалась на порядок величин - до 10-4, тогда как в линиях snm разницы в частоте появления соматических мозаиков в цитотипе линий C(1)DX,ywf и в Р- и М-цитотипах не обнаружено, и она сохранялась на уровне порядка 10-3.

В работе М.А. Волошиной и М.Д. Голубовского (1986) было показано, что если цитоплазма линии с Р-факторами подавляет транспозиции не только Р, но и других МЭ, то эффект Р-содержащих хромосом аллелеспецифичен и может быть нейтральным, активирующим или ингибирующим. Нами были изучены темпы мутирования мутантных и нормальных аллельных производных нестабильной системы sn49::Tn-clw (нестабильных в половых и соматических клетка) в различных гибридных комбинациях с линией 2, которая имеет Р-цитотип и содержит активные Р-элементы в своих хромосомах [Голубовский и др., 1986]. Оказалось, что во всех случаях добавление Р-хромосом, безотносительно от фона цитоплазмы, ингибировало нестабильность разных sn-аллелей, связанных, как мы полагаем, с внедрением последовательности Tn-clw. С повышением доли Р-хромосом у гибридов степень подавления мутирования sn-аллелей возрастала. Предполагается, что мутационные события связаны с внутри- и межлокусной транспозицией Tn-clw и что оба мобильных элемента, могут конкурировать за один и тот же клеточный фактор, который активирует процесс транспозиции.

4.2. Мутирование аллелей singed в соматических клетках

Большинство выделенных singed-аллелей характеризовались нестабильным состоянием только в генеративных клетках. Однако для некоторых singed-аллелей было свойственно повышенное мутирование и в соматических клетках [Захаров, Голубовский, 1984 а]. Говоря о генеративных клетках, мы имеем в виду мутирование в зародышевом пути, хотя мутирование может происходить как при митотических делениях - в случаях пучкового характера появления исключительного потомства в семьях, так и при мейотическом делении - в случаях появления исключительного потомства в семьях в единичных экземплярах. Отметим свойство "включения" нестабильного состояния в соматических клетках. Например, для аллеля sn49 частота появления соматических мозаиков равнялась 4х10-4. Однако возникновение супермутабильного аллеля sn49m(1-23) в плеяде 3 сопровождалось резким усилением мутаторной активности и в соматических клетках: в отдельных случаях в линиях с sn49m(1-23)-аллелем и его мутантных производных частота соматических мозаиков достигала значений 0,7%, а в плеяде 4 частота появления соматических мозаиков составила 3%. Следует подчеркнуть, что в наших работах впервые показано влияние цитотипа на мутирование в соматических клетках [Захаров, 1984а; Голубовский и др., 1986].

Глава 5. ГЕНЫ-МУТАТОРЫ ИЗ ПРИРОДНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ DROSOPHILA MELANOGASTER

Рассматривая высокомутабильные гены, мы показали, что их мутационные свойства аллелеспецифичны и обусловлены, прежде всего, свойствами самих генов [Захаров, 1984; Захаров, Голубовский, 1985; Голубовский и др., 1987]. Примером множественной мутабильности в природе служит Х хромосома из популяции Запорожье с нестабильным аллелем singed-mZ [Юрченко, Захаров, 1995]. Мутация snmZ обнаружена в потомстве оплодотворенной в природе самки, которая была гетерозиготна по мутации Notch. В дальнейшем в XZ-хромосоме наблюдались одновременные множественные мутационные события в локусах yellow, white, vermilion, garnet и др., возникали летальные мутации, которые сопровождались инверсиями и реинверсиями с точками разрывов в области локализации инсерционных мутаций [Юрченко и др., 1995].

Особый интерес представляют гены-мутаторы, которые, не имея собственного фенотипического проявления, могут оказывать влияние на скорость мутирования других генов.

5.1. Фактор Mos - специфический ген-мутатор для нестабильных, нормальных по фенотипу аллелей singed+

Выделенный из природы доминантный ген Mos локализован в хромосоме 3 в районе центромеры - 45-50 ед. карты, и вызывает у гетерозигот Mos/+ частичную редукцию дорзоцентральных и скутеллярных щетинок [Голубовский, Захаров, 1979; Вайсман, Захаров, 1995а]. Действие гена Mos проявляется в виде повышения частоты мутирования в соматических клетках для нестабильных, нормальных по фенотипу аллелей гена singed. На фоне действия Mos мутабильность sn+49 возрастает в 70 раз, для sn+10m мутабильность увеличивается в 6 раз. Два супермутабильных аллеля - sn+SR1 и sn+SR2 (нормальные по фенотипу ревертанты аллеля sn77), отличаются необычайно высокой мутабильностью в соматических клетках - частота мозаиков 10 и 20%, соответственно. Но даже и для этих аллелей заметно действие Mos.

Mos является специфическим геном-мутатором не только в соматических клетках. Для аллеля sn+10m исключительные потомки возникают в 10% семей (при числе потомков в каждой семье до 70), тогда как на фоне Mos - в 40% семей. В половых клетках в присутствии Mos увеличивается и общая частота мутирования аллеля sn+10m.

Поскольку нестабильность генов в большинстве случаев объясняется инсерциями в них мобильных элементов, то ген Mos в генотипе с нестабильными аллелями singed, возможно, выполняет роль регулятора подвижности гипотетического мобильного элемента [Голубовский, Захаров, 1979].

Исходя из ранее обнаруженных генетических свойств Mos, нам представилось интересным рассмотреть взаимодействие его с другими генами, контролирующими формирование кутикулярных структур - щетинок и волосков на теле мухи, изучить влияние гена Mos в цис- и транс-гетерозиготе на частоту мутаций гена multi wing hairs (mwh) в соматических клетках, используемого в тест-системах для определения темпа индуцированного мутагенеза.

Анализ взаимодействия генов Mos и mwh в цис- и транс-гетерозиготах показал, что ген Mos оказывает существенное влияние на мутабильность (рекомбиногенез) в соматических клетках mwh-хромосомы. В цис-гетерозиготе mwh Mos/+ + наблюдалось повышение частоты малых мутантных клонов на крыльях мух. Редукция щетинок в результате действия гена Mos была высокой: у mwh/Mos - 78%, у mwh +/+ Mos - 85% и у mwh Mos/mwh + - 98% [Вайсман, Захаров, 1995а].

5.2. Гены-мутаторы типа MR-факторов

В природных популяциях Drosophila melanogaster Восточной Европы, средней Азии и юга Западной Сибири в период с 1977 по 1992 годы были изучены свойства и распространенность MR-факторов [Иванников, Захаров, 1992; Иванников и др., 1995]. Оказалось, что частоты MR-хромосом в популяциях Евразии не отличаются от таковых в Северной Америке и составляют 18-40% хромосом 2.

В природных популяциях Drosophila melanogaster широко распространены две мутаторные системы: MR (male recombination) и P-M [Thompson, Woodruff, 1978; Engels, 1989]. Рекомбинация хромосом в геноме самцов является одним из характерных свойств обеих мутаторных систем. Две данные системы имеют много общих черт и иногда рассматриваются как единая, хотя между ними есть и отличия. Так, например, при гибридизации Drosophila melanogaster из природы некоторые хромосомы с высокой частотой рекомбинируют в геноме самцов, но не индуцируют стерильности у самок, то есть могут быть отнесены только к MR-системе [Green, 1984]. Мутаторным агентом P-M-системы на молекулярном уровне является мобильный генетический элемент Р. Присутствие его полноразмерных копий в геноме определяет цитотип индивида: P-цитотип в присутствии Р-элемента или М-цитотип - в его отсутствие. Выделяют также промежуточный цитотип - Q. По критериям Р-М-системы цитотипы индивидов в популяциях Drosophila melanogaster североамериканского и евразийского континентов существенно отличаются [Anxolabehere et al., 1984]. В североамериканских популяциях в высоких концентрациях присутствуют полноразмерные активные Р-элементы, поэтому индивиды этих популяций имеют преимущественно Р- или Q-цитотип. В Европе и Азии распространены М- и Q -цитотипы. Это вызвано тем, что Р-элементы в евразийских популяциях представлены в большинстве делетированными неактивными копиями. Следовательно, в глобальном масштабе MR и Р-М мутаторные системы проявляются независимо друг от друга и MR-активность в популяциях Евразии должна определяться другим (другими) элементом.

Гены мутаторы типа MR-фактор могут быть причиной повышенного возникновения широкого спектра мутаций, связанных с процессами разрыва-воссоединения хромосом и, тем самым, повышать значения общей мутабильности. Не исключено, что некоторые мутаторы могут обладать направленным, локус-специфичным действием. Известно, что летальная мутация l(2)gl является одной из распространенных мутаций в природных популяциях, высокая концентрация которой поддерживается, возможно, за счет преимущества гетерозигот [Golubovsky, 1978; Golubovsky et al., 1991]. Для мутатора MR h 12 была показана способность индуцировать мутации в локусе l(2)gl [Green, Shepherd, 1979], и высокая концентрация в популяции может быть следствием активности генов-мутаторов.Следовательно, гены-мутаторы могут выступать в качестве усилителей общей и локус-специфической мутабильности.

Таким образом нами установлено, что наряду с определенной аллеле-специфичностью нестабильных аллелей (спектр, направления и частоты мутирования, характер мутирования в половых и соматических клетках), наблюдается комплексный характер контроля мутабильности нестабильных аллелей (зависимость мутирования от генного окружения, локуса-гомолога, цитотипа, генов-мутаторов).

Представленные в настоящей работе совокупные данные по более чем полувековому слежению за генетической изменчивостью и мутационным процессом в природных популяциях Drosophila melanogaster позволяют сделать вывод, что вспышки мутаций - достаточно регулярное событие в жизни вида. Популяционная феноменология данного явления такова: (1) вспышки могут затрагивать отдельные гены или группы генов со сходным фенотипическим проявлением; (2) вспышки могут быть локальными или глобальными, когда в короткое время, практически синхронно, они затрагивают географически удаленные популяции; (3) определенная вспышка (или мода на мутации) продолжается 7-11 лет; (4) возможно повторение моды на мутации определенного гена (генов).

Скорость мутирования в популяции должна рассматриваться как некий особенный "фенотип" популяции и как один из важнейших признаков она, несомненно, находится под контролем естественного отбора, его стабилизирующей формы. Вполне разумно ожидать, что с эволюционной точки зрения, скорость мутирования должна быть минимизирована естественным отбором. В случае же выхода скорости мутирования из-под контроля естественного отбора, как, видимо, наблюдается при вспышках мутаций, естественный отбор должен быть направлен на подчинение мутационного давления. Что мы и наблюдаем в реальных ситуациях: после вспышки мутабильности наступает период ее затухания.

Тот факт, что в природных популяциях существуют периоды высокой мутаторной активности, может говорить о том, что в популяциях не исключены процессы, аналогичные гибридному дисгенезу, в основе которых лежат сходные явления - активация мобильных генетических элементов. И то явление, которое мы определяем термином "спонтанная мутабильность", может означать лишь то, что нам, к сожалению, неизвестны истинные факторы и причины, определяющие эту мутабильность. Остаются во многом неизвестны и причины вспышек мутабильности в природных популяциях.

Вспышки мутабильности сопровождаются переходом определенных генов в нестабильное состояние. Этот вывод наиболее отчетливо демонстрируется в случае глобальной вспышки по генам yellow и singed. Впервые из природы удалось выделить серии мутантных нестабильных аллелей на протяжении всего периода вспышек и провести генетический анализ нестабильности. Аллели различались как по фенотипу, так и по характеристикам мутирования в генеративных и соматических клетках.

Хотя локус singed является горячей точкой для внедрения Р-элементов, глобальная вспышка singed оказалась связана с активацией не только Р, но и других элементов [Голубовский, Беляева, 1985]. У наиболее генетически изученного нами аллеля sn49 в первом интроне гена singed была найдена крупная инсерционная последовательность не-P-элементной природы - в составе транспозона обнаружена последовательность hobo-элемента [Юрченко и др., в печати].

Различные алели yellow, также как и singed, связаны с внедрением различных типов мобильных элементов. Например, аллель y76d28 связан с внедрением Р-элемента в локус yellow [Geyer et al., 1988]. Проанализированные в работе [Biessmann, 1985] все аллели y2-типа были связаны с внедрением мобильного элемента gypsy и большинство y2-аллелей локализуются на 0.9 тпн дистальнее от места картирования аллелей y1-типа. Другие аллели y1-типа либо содержат элемент hobo, либо другие, неидентифицированные транспозируемые элементы. Алели типа y2, связанные с внедрением мобильного элемента gypsy, супрессируются супрессором Su(Hw). Однако, по нашим данным ни один из аллелей типа y2, выделенных во время вспышки мутабильности, не супрессировался данным супрессором [Захаров, Скибицкий, неопубликованные данные]. Логично предположить, что вспышка yellow вызвана инсерциями другого, нежели gypsy, мобильного элемента.

Стабильные и нестабильные мутации, возникающие в период вспышки, могут быть связаны с активацией разных мобильных элементов, которые способны к сайт-специфическому встраиванию. Подвижные генетические элементы являются неотъемлемым составным компонентом генофонда природных популяций. Известно, что мутации в одном и том же локусе могут вызываться различными типами МЭ. Однако, имея гомологичные сайты внедрения, МЭ различной структуры могут обладать и различной степенью сродства к сайтам-мишеням. Это, в свою очередь, может определять набор состояний, получаемых при мутировании, обуславать различие преимущественных направлений и значений частот мутирования [Голубовский, Захаров, 1982].

Предстоит понять, каким образом в природе происходит активация мобильных элементов? Какие процессы запускают активацию, как происходит синхронизация этих процессов в географически удаленных популяциях, почему она носит волнообразный характер, с чем связана сайт-специфичность встраивания мобильных элементов и связаны ли эти процессы с особенностью самих локусов-мишеней? Ответы могут быть лишь предварительными.

Разберем ситуацию на примере локуса singed, в отношении которого есть наиболее подробные молекулярно-генетические и популяционные данные. Этот локус является мишенью для встраивания Р-элементов под действием мутаторов типа MR, а также в результате их активации в системе P-M гибридного дисгенеза [Brookfield, Mitchell, 1985; Gerasimova et al., 1985; Roiha et al., 1988; Engels, 1989; Eeken et al., 1991; Mogila et al., 1992]. Два факта находятся в согласии с этими данными. Во-первых, широкое распространение MR-факторов в исследованных популяциях [Иванников и др., 1995]. Во-вторых, наличие Р-инсерций среди выделенных из природы в период вспышки singed-аллелей.

Однако следует учесть, что копии Р-ДНК в евразийских популяциях Drosophila melanogaster (в том числе исследованных нами) стали распространяться лишь в 60-х годах [Anxolabehere et al., 1985, 1988; Periquet et al., 1989; Kidwell, 1994]. Между тем повышение мутабильности sn отмечалось уже в 30-40-х годах (рис. 2). Кроме того, особи из исследованных природных популяций, где зафиксирована вспышка singed, относилась, по нашим данным, к М-цитотипу. Более того, эти особи несли в своих хромосомах делетированные варианты Р-элемента - названные КР, впервые найденные в линии из популяции Краснодара [Black et al., 1987; Jackson et al., 1988]. Они оказались распространенными по всему ареалу вида. Действие КР приводит к супрессии транспозиции полноразмерных копий, хотя присутствие КР-копий в геноме не всегда подавляет Р-опосредованную нестабильность [Ortori et al., 1994].

Следовательно, связь распространения копий P-элемента в конце 60-х годов в популяциях Евразии со вспышкой мутабильности singed 70-х годов существует, но вряд ли является прямой или единственной причиной вспышки мутаций в этом локусе. Еще более трудно объяснить другие типы вспышек, зафиксированных более 50 лет назад. Необходим, на наш взгляд, общебиологический подход для поисков факторов и пусковых механизмов, способных привести к установленным популяционно-генетическим закономерностям вспышек мутаций.

Все виды в биоценозах испытывают давление инфекционных агентов, и это взаимодействие по своей динамике во времени носит осциллирующий характер. Оно может вызывать локальную и глобальную синхронизацию изменений генофондов популяций, так как скорость распространения инфекционного агента несоизмеримо выше, нежели обычная миграция особей вида-хозяина [Эндрюс, 1969].

Вирусы могут выступать, во-первых, как непосредственные мутагенные факторы, во-вторых, как регуляторы подвижности мобильных элементов. Непрерывно происходящие в биоценозах взаимодействия геномов эукариотических организмов и геномов вируса могут приводить к активации мобильных элементов, что сопровождается множественными инсерционными мутациями и перестройками. Это было показано на разных системах у кукурузы и дрозофилы [McClintock, 1978, 1984; Mottinger et al., 1984; Peterson, 1985; Gershenson, 1986; Gazarian et al., 1987]. В данном контексте очень показательны данные, что локусспецифичные летальные мутации, возникающие в экспериментах под действием вирусных агентов, относятся к тем леталям, которые в разные годы имеют повышенную концентрацию в природных популяциях дрозофил [Александров, Голубовский, 1983]. Мобильный элемент gypsy, вызывающий спонтанные мутации, обладает свойствами и мобильного элемента и ретровируса, способного заражать через корм особей из чувствительных линий [Kim et al., 1994].

В некоторых популяциях дрозофил Европы обнаружены локальные изменения в концентрации разных вариантов рабдовируса "сигма", которые, как предполагается, могут коррелировать с изменениями в Р-М системе гибридного дисгенеза [Fleurie et al., 1992; Fleurie, Sperlich, 1992]. В случае пикорновирусов "iota" у Drosophila immigrans были обнаружены волны инфекций: в 1970-1971 гг. вирус "iota" повсеместно встречался в популяциях Франции, но в 1973 г. он практически исчез [Brun, Plus, 1980]. В ряде природных популяций и лабораторных линий Drosophila melanogaster был обнаружен пикорновирус дрозофилы подтипа C (DCV). Оказалось, что зараженность пикорновирусом ведет к увеличению общей и сайт-специфической мутабильности (Golubovsky, Plus, 1982). При анализе частоты возникновения летальных мутаций в Х-хромосоме линии Paris-Rennes, содержащей пикорновирус подтипа С, М.Д. Голубовским был найден тройной нестабильный мутант y2sc1waG. В ходе генетического анализа этой линии наблюдались множественные упорядоченные транспозиции мобильных элементов, в том числе Stalker и X [Georgiev et al., 1990; Mogila et al., 1992; Ладвищенко и др., 1990; Буфф и др., 1993]. С внедрением в локус yellow элемента Х, содержащего на одном конце копию дефектного Р-элемента, связано возникновение в линии y2sc1waG серии нестабильных мутантных аллелей типа y2 [Georgiev, Elagin, 1992; Елагин и др., 1992; Крачинска и др., 1992]

Таким образом, в спонтанном мутационном процессе большую роль играют факультативные генетические элементы генома, куда можно отнести разные классы мобильных элементов и вирусы [Temin, Engels, 1984; Smith, Corces, 1991]. Спонтанный мутационный процесс можно в этом смысле рассматривать как двухэтапный. Вначале происходит активация факультативных элементов генотипа, которые наиболее чувствительны к слабым "немутагенным" воздействиям среды, понимаемой в широком смысле. Возникают наследственные генотипические изменения, которые, в большинстве случаев, не выходят за рамки морфофизиологической нормы, как, например, транспозиционные взрывы [Gerasimova et al., 1985]. Такого рода изменения можно отнести к предмутационным. И лишь на втором этапе возникают классические генные или хромосомные мутации, опосредованные действием факультативных элементов генома [Golubovsky, Kaidanov, 1994].

Инсерционная природа мутагенеза расширяет наши представления о роли мутационного процесса. Многообразие мутаций может создаваться ускоренно и направленно. При этом наряду с генными мутациями, которым отдавалось предпочтение раньше при рассмотрении процессов микроэволюции, могут возникать и сложные перестройки генома. Пучковый характер возникновения новых мутаций служит своеобразным механизмом быстрого размножения новообразований. Их дальнейшую судьбу определяет отбор.

Рассмотрим еще один важный аспект проблемы вспышек мутаций, а именно, имеют ли значение биологические свойства самих генов, определяющих вспышку. Не исключено, что фенотипически определяемые видимые мутации yellow body, singed bristles и abnormal abdomen выступают своеобразными индикаторами взаимодействия и реорганизации аллелофонда популяции с факторами окружающей среды по признакам компонентов общей приспособленности. Экспрессия yellow, singed и группы генов abnormal abdomen играет важную роль в развитии организма и не ограничивается признаками, обозначенными рамками исторически полученных названий. Это мутации с тканеспецифичным, широким спектром плейотропного действия на биохимическом, цитологическом и физиологическом уровнях.

Отмечая, что вспышка мутаций типа abnoral abdomen формировалась за счет различных генов с одинаковым действием на фенотип [Berg, 1974], следует иметь ввиду, что их пенетрантрость и экспрессивность зависит от целого ряда факторов. Например, сцепленный с полом ген A53g в своем формировании мутантного фенотипа связан с действием системы генов-модификаторов. Первичный эффект на развитие мутантного генотипа состоит в нарушении дифференцировки зрелых гистобластов в результате чего материал тергитов формируется неравномерно или утрачивается вовсе, приводя к аномалиям в формировании абдоминальной гиподермы. Вторичный эффект состоит в препятствии слиянию гистобластов. Пенетрантность и экспрессивность abnormal abdomen в сильной степени зависят от различных факторов внешней среды - температуры, влажности, плотности и др., при которых происходит развитие. Мутантный фенотип образуется в результате взаимодействия главного гена и систем модификаторов в сочетании с внешними факторами среды [Roseland, Schneiderman, 1979; Hillman, 1973].

Ген yellow у Drosophila melanogaster определяет не только тканеспецифическую пигментацию отдельных кутикулярных структур личинки и имаго, но и тесно связан с комплексом achaete-scute, который контролирует формирование и дифференцировку щетинок и волосков взрослой мухи [Biessmann, 1985; Campuzano et al., 1985; Mackay, Langley, 1990; Walter et al., 1991].

Ген singed у Drosophila melanogaster играет важную роль как в соматических, так и в половых клетках. Мутации по гену singed изменяют форму щетинок и волосков у имаго, аллели различаются по степени выраженности мутантного признака от сильного до слабого. Дополнительно к этому, некоторые singed-аллели в гомозиготном состоянии вызывают стерильность самок, хотя гемизиготные самцы фертильны [Bender, 1960; Lindsley, Zimm, 1992]. Оказалось, что его нормальное функционирование имеет ключевое значение в половом пути в течение овогенеза [Perrimon, Gans, 1983]. Наряду с другими генами - chickadee и quail, ген singed кодирует белки, гомологичные к актин-связывающему белку, который играет важную роль в формировании цитоскелета. Мутации по гену singed приводят к нарушению образования пучков из актиновых филламентов, которые играют решающую роль в перемещении цитоплазмы. Это, в свою очередь, приводит к нарушению морфогенеза щетинок и аномальному овогенезу [Cooley, Thewkauf, 1994].

В заключение мы должны с определенностью подчеркнуть, что открытие мобильных генетических элементов и наличие инсерционных мутаций расширило наше понимание механизмов формирования наследственной изменчивости и, делая основной упор в своей работе на изучение мутационного процесса в природных популяциях, на исследование нестабильных мутаций, мы ни в коей мере не принижаем и не пересматриваем ведущей, основной и творческой роли отбора в эволюции.

Исследован и обобщен характер генетической изменчивости, изучена динамика аллелофонда в природных популяциях Drosophila melanogaster на территории бывшего СССР.

1. Изучено явление неравномерности темпа мутационного процесса и периоды повышения концентрации мутаций отдельных генов и их аллелей в природных популяциях Drosophila melanogaster.

а) Прослежена динамика повышения концентрации и мутабильности сцепленного с полом гена singed в 1973-1977 гг. в географически удаленных природных популяциях на территории бывшего СССР.

б) Обнаружено и исследовано возвращение "моды" на мутацию - повышение концентрации и мутабильности по сцепленному с полом гену yellow. Первый период мутабильности был отмечен по всему ареалу вида отечественных популяций полвека назад - конец 30-х - первая половина 40-х годов, второй период имел локальный характер - начался в 1982 г. и продолжался до 1991 года.

в) Обобщены и описаны границы периода повышения концентрации аномалии abnormal abdomen, наблюдавшейся в 1972-1979гг.

2. Из природных популяций были выделены и изучены серии множественных нестабильных аллелей сцепленных с полом генов, определяющих вспышки мутаций - singed и yellow, и сопутствующих - dusky, miniature, vermilion и др.

а) Проведена классификация выделенных аллелей генов singed и yellow в соответствии с характером и степенью их мутантного выражения, спектра и частот мутирования как их самих, так и их мутантных производных. Имеется определенная аллелеспецифичность в отношении свойств мутирования - как по частотам мутирования, так и по репертуару наблюдаемых межаллельных переходов. Межаллельные переходы носят устойчивый, регулярный и упорядоченный характер. "Переключение" на другой тип мутирования происходит на порядки величин реже, чем мутирование внутри типа.

б) При изучении аллелей гена singed, выявлены аллели, проявляющие нестабильные свойства как в генеративных, так и в соматических клетках.

3. Проведен генетический анализ выделенной из природы нестабильной генной конструкции sn::Tn-clw. Изучено в ряду поколений разнообразие вновь возникших нестабильных аллелей, в соответствии с их генетическими свойствами (экспрессия, частоты и направления мутирования) выделены их группы (плеяды) нестабильных аллелей.

4. Изучено влияние различных генетических и средовых факторов на мутационные свойства нестабильных аллелей.

Исследовано действие доминантного специфического гена-мутатора Mos в отношении нестабильных, фенотипически нормальных аллелей singed+. Мутабильность в генеративных клетках в присутствии Mos возрастает более чем в 2 раза, а частота появления соматических мозаиков увеличивается для разных аллелей от 2 до 70 раз.

Установлено влияние P- и M-цитотипов на гонадную генетическую нестабильность высокомутабильных аллелей singed. В P-цитотипе происходит резкое подавление мутационной активности нестабильных аллелей и частота мутирования не превышает порядка величин 10-3. В M цитотипе происходит возвращение частоты мутирования к исходному значению - 10-2.

Впервые показано влияние цитотипа на мутирование в соматических клетках. генетический природный полиморфизм мутация

Предполагается, что ген Mos может выступать в роли гена-регулятора подвижности мобильных элементов.

5. Показано широкое распространение в популяциях Drosophila melanogaster Евразии в большой концентрации генов-мутаторов типа MR, которые могут вызывать повышение скорости спонтанного мутирования (широкого спектра мутаций, связанных с разрывом хромосом).

6. Полученные данные рассматриваются в рамках концепции инсерционного мутагенеза у эукариот. Это дает возможность целенаправленно изучать и прогнозировать характер мутационных событий, вызванных внедрением и перемещением мобильных генетических элементов. Обоснование феномена неравномерности темпа мутационного процесса и колебаний концентраций мутаций в природных популяций имеет важное значение для теории эволюции.

Список основных публикаций по теме диссертации

1. Голубовский М.Д., Иванов Ю.Н., Захаров И.К., Берг Р.Л. Исследование синхронных и параллельных изменений генофондов в природных популяциях плодовых мух Drosophila melanogaster // Генетика. 1974. Т. 10. № 4. C. 72 83.

2. Голубовский М.Д., Захаров И.К. Совместные реверсии двух нестабильных мутаций в Х-хромосоме Drosophila melanogaster // Генетика. 1979а. Т. 15. № 9. С. 1599 1609.

3. Голубовский М.Д., Захаров И.К. Ген-мутатор, увеличивающий частоту ревертирования ряда нормальных по фенотипу нестабильных аллелей локуса singed у D. melanogaster // Генетика. 1979б. Т. 15. № 10. С. 1798 1808.

4. Захаров И.К., Голубовский М.Д. Влияние температуры и Y-хромосомы на проявление и частоту совместного мутирования двух нестабильных генов у Drosophila melanogaster//Генетика. 1980. Т. 16. № 9. С. 1603 1612.

5. Golubovsky M.D., Zakharov I.K. Simultaneous reversions of two sex-linked unstable mutations //Drosophila Inform. Serv. 1980a. № 55. P. 49-51.

6. Golubovsky M.D., Zakharov I.K. Unstable genes in natural Drosophila populations // In: Movable Genetic Elements. Abstracts XLV Cold Spring Harbor Symposium on Quantitative Biology, 1980b. CSH, New York. P. 15.

7. Голубовский М.Д., Захаров И.К. Инсерционный мутагенез в природных популяциях дрозофил // В кн.: Успехи теоретической и прикладной генетики. / Новосибирск: ИЦиГ СО АН СССР. 1982. С. 180 182.

8. Захаров И.К., Юрченко Н.Н. Генетическая нестабильность. Анализ супермутабильных аллелей гена singed у Drosophila melanogaster // Генетика. 1982. Т. 18. № 10. С. 1674 1682.

9. Захаров И.К., Юрченко Н.Н. Влияние замены участков Х-хромосомы на нестабильность в локусе singed в генеративных и соматических клетках у Drosophila melanogaster //Генетика. 1983а. Т. 19. № 7. С. 1137 1143.

10. Захаров И.К., Юрченко Н.Н. Транспозонный и цитоплазматический контроль мутирования локуса singed в природных популяциях Drosophila melanogaster // В кн.: Молекулярные механизмы генетических процессов. Тез. докл., Москва, 1983 / М.: Наука. 1983б. С. 27 28.

11. Захаров И.К. Роль Р- и М-цитотипов в контроле мутирования нестабильных аллелей гена singed у Drosophila melanogaster // Генетика. 1984а. Т. 20. № 1. С. 42 50.

12. Захаров И.К. Генетика природных популяций Drosophila melanogaster: колебание мутабильности и концентрации аллелей гена singed в природных популяциях // Генетика. 1984б. Т. 20. № 8. С. 1295 1304.

13. Захаров И.К., Голубовский М.Д. Серия нестабильных аллелей гена singed, выделенных из природных популяций Drosophila melanogaster: закономерности мутирования // Генетика. 1984а. Т. 20. № 7. С. 1117 1124.

14. Захаров И.К., Голубовский М.Д. Инсерционный мутагенез и генетическая структура природных популяций Drosophila melanogaster // В кн.: Макроэволюция. (1 Всесоюзн. конф. по пробл. эвол.) / М.: Наука. 1984б. С. 191 192.

15. Захаров И.К., Юрченко Н.Н. Совместное мутирование двух тесно сцепленных генов Х-хромосомы в супермутабильных линиях Drosophila melanogaster // Генетика. 1984. Т. 20. № 2. С. 266 273.

16. Юрченко Н.Н., Захаров И.К., Голубовский М.Д. Плеяды нестабильных аллелей гена singed у дрозофилы и их связь с транспозоном, маркированным видимой мутацией // Генетика. 1984. Т. 20. № 6. С. 974 983.

17. Yurchenko N.N., Zakharov I.K., Golubovsky M.D. Unstable alleles of the singed locus in Drosophila melanogaster with reference to a transposon marked with a visible mutation //Mol. Gen. Genet. 1984. V. 194. P. 279 285.

18. Захаров И.К. Фенооблик природных популяций Drosophila melanogaster // В кн.: Фенетика популяций. (3 Всесоюзн. совещ.). Саратов, 1985 / Москва. 1985. С. 131.

19. Захаров И.К., Голубовский М.Д. Возвращение моды на мутацию yellow в природной популяции Drosophila melanogaster г. Умани // Генетика. 1985. Т. 21. № 8. С. 1298 1305.

20. Захаров И.К., Юрченко Н.Н. Генетика нестабильных аллелей гена singed у Drosophila melanogaster // В кн.: Молекулярные механизмы генетических процессов / М.: Наука. 1985. С. 5 12.

21. Юрченко Н.Н., Захаров И.К., Голубовский М.Д. Рекомбинация, опосредованная мобильным элементом у дрозофилы // Генетика. 1985а. Т. 21. № 7. С. 1125 1134.

22. Юрченко Н.Н., Захаров И.К., Голубовский М.Д. Влияние структуры гомологичного локуса на поведение транспозона у Drosophila melanogaster // Генетика. 1985б. Т. 21. № 8. С. 1290 1297.

23. Голубовский М.Д., Волошина М.А., Захаров И.К., Юрченко Н.Н. Взаимоотношение мобильных элементов P и mdg3 у Drosophila melanogaster: генетический аспект // Генетика. 1986. Т. 22. № 10. С. 2452 2458.

24. Голубовский М.Д., Захаров И.К., Соколова О.А. Анализ нестабильных аллелей гена yellow, выделенных из природной популяции дрозофил в период вспышки мутабильности // Генетика. 1987. Т. 23. № 9. С. 1595 1603.

25. Юрченко Н.Н., Захаров И.К. Возможная роль мобильных элементов в эволюции// В кн.: Проблемы макроэволюции / М.: Наука. 1988. С. 32 33.

26. Захаров И.К., Юрченко Н.Н. Мутационная изменчивость в природных популяциях Drosophila melanogaster // В кн.: Проблемы макроэволюции / М.: Наука. 1988. С. 56.

27. Захаров И.К., Юрченко Н.Н. О причинах мутационного процесса в природных популяциях Drosophila melanogaster // Известия СО АН CCCP, сер. Биол., вып. 2. 1989. С. 52.

28. Захаров И.К., Голубовский М.Д. Вспышки мутаций в природе и генетический анализ нестабильности в локусе yellow у Drosophila melanogaster // В кн.: Всесоюзн. совещ. по проблемам биологии и генетики дрозофилы. Одесса, 1989, Тез. докл. / Одесса. 1989. С. 36 37.

29. Захаров И.К., Юрченко Н.Н., Иванников А.В. Концентрация и спектр видимых мутаций в природных популяциях Drosophila melanogaster // В кн.: Всесоюзн. совещ. по проблемам биологии и генетики дрозофилы. Одесса, 1989, Тез. докл. / Одесса. 1989. С. 37.

30. Юрченко Н.Н., Захаров И.К. Модели рекомбинационных событий, опосредованных транспозоном у дрозофилы // В кн.: Молекулярные механизмы генетических процессов / М.: Наука. 1990. С. 46 55.

31. Захаров И.К., Иванников А.В. Генетический мониторинг природных популяций Drosophila melanogaster // В кн.: Экологическая генетика растений, животных, человека / Кишинев: Штиинца. 1991. С. 458.

32. Захаров И.К., Иванников А.И., Скибицкий Е.Э. и др. Генетическая изменчивость природных популяций Drosophila melanogaster // В кн.: 1 Всесоюзная конференция по генетике насекомых / М.: Наука. 1991. С. 44.

33. Golubovsky M.D., Sokolova K.B., Zakharov I.K. et al. Lethal alleles of l(2)gl anti-oncogene: wide distribution in nature and heterozygots advantage / In: 12th European Drosophila Res. Conf., Mainz, Late Abstract Book. 1991. P. 7

34. Иванников А.В., Захаров И.К. Пониженная MR-активность среди хромосом с летальной мутацией в природной популяции Drosophila melanogaster // Доклады Академии наук. 1992. Т. 324. № 2. С. 436 438.

35. Захаров И.К., Баласов М.П., Беляева Е.С. и др. Мутации и мутагенез в популяциях Drosophila melanogaster Алтая. Оценка мутагенности продуктов питания // В кн.: Генетические эффекты антропогенных факторов среды / Новосибирск. ИЦиГ СО РАН. 1993. С. 44 61.

36. Захаров И.К., Скибицкий Е.Э. Динамика и свойства вспышек мутаций в природных популяциях Drosophila melanogaster // Генетика. 1994. Т. 30 (приложение). С. 54.

37. Иванников А.В., Голубовский М.Д., Коромыслов Ю.А., Захаров И.К. MR-хромосомы в Евразийских популяциях Drosophila melanogaster // Генетика. 1995. Т. 31. № 2. С. 209 211.

38. Юрченко Н.Н., Захаров И.К. Мутабильная ХZ-хромосома, выделенная из природной популяции Drosophila melanogaster // Генетика. 1995. Т. 31. № 3. С. 422 426.

39. Вайсман Н.Я., Захаров И.К. Взаимодействие генов Mos и mwh, проявляющих свое действие в соматических клетках Drosophila melanogaster // Генетика. 1995а. Т. 31. № 3. С. 358 362.

40. Вайсман Н.Я., Захаров И.К. Генетический анализ мутантных хромосом 3 со сходным спектром фенотипического действия из географически удаленных популяций Drosophila melanogaster // Генетика. 1995б. Т. 31. № 7. С. 932 938.

41. Weisman N.Ya., Koryakov D.E., Zakharov I.K. New geographical allelic variants of the Drosophila melanogaster genes rotuned and roughened eye // Drosophila Inform. Serv. 1995. No. 76. P. 103 106.

42. Захаров И.К., Иванников А.В., Скибицкий Е.Э., Чурашов К.В., Юрченко Н.Н., Волошина М.А., Голубовский М.Д.. Генетические свойства аллелей генов Х-хромосомы, выделенных из природных популяций Drosophila melanogaster в период вспышки мутаций // Доклады Академии наук. 1995. Т. 341. № 1. C. 126 129.

43. Захаров И.К., Скибицкий Е.Э. Генетика нестабильных аллелей генов Х-хромосомы, выделенных в период вспышки уеllow-мутаций 1982-1991 годов в природной популяции Drosophila melanogaster Умани // Генетика. 1995. Т. 31. № 8. С. 1079 1084.

44. Юрченко Н.Н., Коряков Д.Е., Захаров И.К. Возникновение рецессивных летальных мутаций в производных от нестабильной XZ-хромосомы Drosophila melanogaster // Генетика. 1995. Т. 31. № 9. С. 1218 1224.

????????? ?? Allbest.ru