Влияние диеты с повышенным содержанием аскорбиновой кислоты на структурную функцию NADPH-оксидазы группы DUOX в линиях мух Drosophila melanogaster

Цель

Исследование дозозависимого эффекта аскорбиновой кислоты (витамина С) на продукцию физиологически важных и патологических форм активированного кислорода в линиях мух дрозофил на фоне мутации Curly.

Описание

Свободные радикалы играют важные положительную и отрицательную роли в функционировании живых систем. Они образуются как побочный продукт дыхательной цепи митохондрий и являются одним из факторов старения. Существуют различные механизмы для ликвидации таких свободных радикалов, например, связывание антиоксидантами. Одним из таких антиоксидантов является аскорбиновая кислота.

Задачи

1. Оценить влияние содержания аскорбиновой кислоты в корме на продолжительность жизни, плодовитость и экспрессивность фенотипа Curly.

2. Описать взаимосвязь концентрации аскорбиновой кислоты и температуры в формировании итогового фенотипа особи.

Линии мух.

В работе использовались следующие линии мух. В качестве контрольной линии – мухи Oregon (OR), которые в общелабораторной практике принято считать наиболее приближенными к дикому фенотипу. Линия имеет прямые крылья независимо от температурного режима. Вторая использованная линия была получена путём скрещивания мух линии OR с линией, содержащей балансёрную хромосому, помеченную Curly. Скрещивание было поставлено в целях создания единообразного генетического окружения.

Условия содержания.

Мухи обеих линий содержали в пробирках со стандартным лабораторным кормом при трёх температурах: +18 °С, +22+25 ºС и +27+30 °С. Для изучения влияния аскорбиновой кислоты в корм добавляли раствор витамина в трёх концентрациях: 1 мг, 10 мг и 500 мг на 1 мл корма.

Измерение продолжительности жизни и фертильности.

Для оценки срока жизни использовали следующий подход: отбирали самок и самцов после выхода из куколки, после чего отсаживали в индивидуальную пробирку 1 самку и двух самцов; по 10 пробирок для контрольной линии и линии с мутацией. На 3-й и 6-й день перекидывали мух в новые пробирки с кормом. Далее оценивали продолжительность жизни каждой особи в отдельности, вычисляли среднюю продолжительность жизни.

Для оценки плодовитости использовали первые три пробирки, в которых содержались индивидуальные скрещивания. Проводили подсчёт куколок и имаго от каждого скрещивания, вычисляли средние показатели для каждого генотипа.

Оценка фенотипа Curly.

Мух, содержащихся при разных концентрациях аскорбиновой кислоты, усыпляли и с помощью бинокулярного микроскопа визуально оценивали фенотип путём сравнения исходной линии с данной мутацией.           

Оснащение и оборудование, использованное в работе

• Пробирки со стандартным лабораторным кормом и с дополнительной аскорбиновой кислотой

• Микроскоп бинокулярный

• Воронка для усыпления мух

• Фотокамера

• Термостат

• Лабораторная посуда

• Водяная баня

• Лабораторные весы

Результаты

1. Аскорбиновая кислота не влияет на продолжительность жизни и плодовитость.

2. При концентрации 500 мг/мл часть мух с мутацией теряет фенотип Curly при температуре +22+25 °С. При температуре +27+30 °С фенотип не зависит от содержания аскорбиновой кислоты в корме.

3. Дополнительные дозы аскорбиновой кислоты не приводят к повышению и понижению потенциально опасных активных форм кислорода, т. е. она не становится прооксидантом у дрозофил, однако способна изменять фенотип Curly, что указывает на её важность в формировании активных форм кислорода, значимых для физиологических процессов, но не для паталогических.

4. Высокие дозы антиоксиданта способны влиять на работу NADPH-оксидазы Drosophila melanogaster.

Перспективы использования результатов работы

Аскорбиновая кислота может запускать дополнительные компенсаторные механизмы, которые позволяют воздействовать именно на оксидазы, не повышая, в общем, уровень продукции свободных радикалов. В дальнейшем планируется изучить, какие механизмы лежат в основе данной регуляции, что позволит более глубоко понять метаболическую роль витамина в контексте его антиоксидантной функции.