Проекты

Исследование влияние мутации гена white на продолжительность жизни Drosophila melanogaster

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Старт в медицину» в секции «Медицинская генетика»

Направление работы: Генетика
Авторы работы: Пансион воспитанниц МО РФ
Предметы: Биология
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Старт в медицину» 2020 года

Актуальность

История изучения гена white насчитывает более 100 лет. Этот ген является достаточно хорошо охарактеризованным с молекулярной точки зрения, однако его физиологическое значение по-прежнему неясно. В литературе имеется ряд противоречивых данных, указывающих на возможную вовлечённость гена white в контроль продолжительности жизни, метаболизм биогенных аминов в мозге и адаптацию к стрессовым воздействиям. Недостатком этих исследований является их выполнение с использованием неизогенных линий. В связи с этим получение изогенных линий, несущих мутацию гена white, является актуальной задачей. Это позволит провести корректное сравнение мутантов и соответствующих мух дикого типа и ответить на вопрос, действительно ли ген white вовлечён в контроль обозначенных выше процессов и, в первую очередь, в контроль продолжительности жизни.

Цель

Исследовать роль гена white в контроле продолжительности жизни Drosophila melanogaster.

Задачи

1. Получить линию Drosophila melanogaster, содержащую мутацию w67c23(2) на генетическом фоне мух дикого типа Canton S.

2. Оценить влияние мутации w67c23(2) на продолжительность жизни по сравнению с изогенными мухами дикого типа Canton S.       

Описание

Для проведения эксперимента в качестве контрольной линии автором были использованы Canton S – классическая линия мух дикого типа из коллекции Bloomington, изогенизированная в 50-х годах прошлого века.

y1w67c23(2) – стандартная лабораторная линия, несущая такие признаки, как жёлтое тело и белые глаза, которые сцеплены с Х-хромосомой. Исходная линия для рекомбинации с Х-хромосомой линии Canton S.

W67c23(2) (Canton S) – изогенная линия мух, полученная путём рекомбинации Х-хромосомы Canton S с Х-хромосомой y1w 67c23(2) и последующих 5 возвратных скрещиваний с линией Canton S. Опытная линия с мутацией гена white.

Автором была приготовлена питательная среда для разведения мух, состоящая из прессованных («живых») свежих дрожжей, сахара, манной крупы, агар-агара, нипагина (метилпарабена) и пропионовой кислоты.

Свежевылетевших из куколок мух контрольной и опытной линий собирали в течение дня. Самцы помещались отдельно от самок в пробирки по 5 штук в каждую. Общее количество мух, собранных для каждого эксперимента, составило 200 штук. Раз в 3–4 дня мух перемещали на свежий корм. Учёт погибших особей производили 1 раз в день. Первым этапом работы стало получение изогенной линии мух, содержащих мутацию w67c23(2) в Х-хромосоме. Для получения такой линии мухи генотипа y1w67c23(2) были скрещены с линией дикого типа Canton S. С полученными в первом скрещивании гетерозиготными самками y1w67c23(2)/+ провели возвратное скрещивание с самцами Canton S. Самок выдерживали с самцами 3–4 дня, затем родители удалялись. Полученных в потомстве самцов анализировали на рекомбинацию между y1 и w67c23(2). В рекомбинантах часть хромосомы y1w67c23(2) заменилась на часть хромосомы Canton S, что выразилось в потере маркера y1, но сохранении маркера w67c23(2). Далее было проведено 5 последовательных возвратных скрещиваний мух-рекомбинантов w67c23(2) на линию Canton S. Целью этих скрещиваний была замена всех оставшихся хромосом линии y1w67c23(2) на хромосомы линии Canton S. При этом в каждом скрещивании, где участвовали гетерозиготные самки w67c23(2)/+, потомство собиралось в течение первых 4-х дней жизни, когда рекомбинация максимальна. Таким образом, путём дополнительных раундов рекомбинации происходила замена оставшегося генетического фона исходной хромосомы y1w67c23(2) на генетический фон Х-хромосомы Canton S.

На втором этапе работы полученные изогенные мухи w67c23(2) (Сanton S) сравнивались по продолжительности жизни с контрольными мухами дикого типа Canton S.

Результаты

1. В результате работы была получена изогенная линия мух, содержащая мутацию w67c23(2) в Х-хромосоме.

2. При сравнении двух линий мух оказалось, что самцы и самки мух контрольной линии дикого типа демонстрируют яркий половой диморфизм в отношении продолжительности жизни – самки имеют большую продолжительность жизни, чем самцы.

3. Обнаружено, что мутация гена white приводит к сглаживанию половых различий в продолжительности жизни у Drosophila melanogaster. Кривые выживания и смертности самцов и самок выравниваются.

Выводы

Мутация гена white на изогенном генетическом фоне приводит к сглаживанию различий в продолжительности жизни между полами в линии, однако в каждом отдельно взятом поле её влияние различно: у самцов потеря функции гена white приводит к увеличению продолжительности жизни, тогда как у самок она снижается.

Перспективы использования результатов работы

Полученные результаты работы расширяют представление о функциях гена white у дрозофилы и указывают на возможную роль нервной системы в контроле продолжительности жизни, т. к. известно, что у гена white имеется функция в нервной системе. Кроме того, результаты опытов на Drosophila melanogaster можно экстраполировать на человека и применить в исследованиях, касающихся его здоровья.

Сотрудничество с учреждением при создании работы

ИБГ РАН

Мнение автора

«Я считаю, что проект «Медицинский класс в московской школе» может помочь школьникам с выбором будущей профессии, погружает их в мир науки, даёт возможность общаться с выдающимися учёными и проводить собственные исследования.

Конференция «Старт в медицину» дала мне огромную мотивацию работать далее в направлении, связанном с медициной и наукой. Также я получила неоценимый опыт работы с научными иссследованиями»