Исследование влияние мутации гена white на продолжительность жизни Drosophila melanogaster

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 w^67c23(2) на генетическом фоне мух дикого типа Canton S.

2. Оценить влияние мутации w^67c23(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.

y¹w^67c23(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.

W^67c23(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 w^67c23(2) в Х-хромосоме. Для получения такой линии мухи генотипа y¹w^67c23(2) были скрещены с линией дикого типа Canton S. С полученными в первом скрещивании гетерозиготными самками y¹w^67c23(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 w^67c23(2). В рекомбинантах часть хромосомы y¹w^67c23(2) заменилась на часть хромосомы Canton S, что выразилось в потере маркера y¹, но сохранении маркера w^67c23(2). Далее было проведено 5 последовательных возвратных скрещиваний мух-рекомбинантов w^67c23(2) на линию Canton S. Целью этих скрещиваний была замена всех оставшихся хромосом линии y¹w^67c23(2) на хромосомы линии Canton S. При этом в каждом скрещивании, где участвовали гетерозиготные самки w^67c23(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 y¹w^67c23(2) на генетический фон Х-хромосомы Canton S.

На втором этапе работы полученные изогенные мухи w^67c23(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 w^67c23(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»