Поведение хромосом в профазе I мейоза у самцов прямокрылообразных насекомых

• Автор: Корниенко, Ольга Сергеевна
• Шифр специальности: 03.03.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 109 с. : ил.

Основная часть работы выполнена на кафедре цитологии и генетики Новосибирского государственного университета. Флуоресцентная гибридизация in situ проводилась в лаборатории Цитогенетики животных, а электронно-микроскопический анализ осуществлялся в лаборатории Морфологии и функции клеточных структур ИЦиГ СО РАН.
Автор выражает особую благодарность и глубокую признательность руководителю работы - Людмиле Васильевне Высоцкой за доброе отношение, гибкое руководство и ценные замечания на всех этапах работы. Автор благодарит всех сотрудников кафедры цитологии и генетики НГУ за помощь и поддержку, особенно к.б.н. Анну Михайловну Гусаченко за искреннее участие в обсуждении результатов и содействие в подготовке публикаций, Брошкова Андрея Дмитриевича за помощь в оформлении диссертации. Автор благодарна д.б.н., профессору Михаилу Георгиевичу Сергееву за содействие в сборе и определении видовой принадлежности насекомых. Большая благодарность к.б.н. Трифонову Владимиру Александровичу и Кулемзиной Анастасии Игоревне за помощь в выполнении молекулярной части работы, к.б.н. Сергею Ивановичу Байбородину за участие в электронно-микроскопических исследованиях, д.б.н., профессору Татьяне Иосифовне Аксенович за ценные советы при статистической обработке результатов.
Исследование выполнено благодаря частичной финансовой поддержке РФФИ (грант 07-04-00341), программ «Развитие научного потенциала высшей школы» (проект 2.2.3.1/1557) и «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (проект 02.740.11.0277).
ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. КРАТКИЙ ОБЗОР СОБЫТИЙ ПРОФАЗЫ I МЕЙОЗА

1.2. СИНАПСИС И РЕКОМБИНАЦИЯ В ПРОФАЗЕ I МЕЙОЗА

1.2.1. Связь синапсиса и рекомбинации

1.2.2. Роль терминальных районов в синопсисе гомологичных хромосом
1.2.3. Факторы, влияющие на рекомбинацию
1.2.4. Синаптонемный комплекс
1.2.5. Ограничение рекомбинации и синапсиса у гетерогаметного пола
1.3. ВЛИЯНИЕ ГЕТЕРОХРОМАТИНА НА СИНАПСИС И РЕКОМБИНАЦИЮ
ХРОМОСОМ В ПРОФАЗЕ I МЕЙОЗА
1.3.1. Влияние гетерохроматина на синопсис и сегрегацию хромосом
1.3.2. Влияние гетерохроматина па распределение и число хиазм
1.3.3. Влияние гетерохроматина на морфологию СК
1.4. ПОВЕДЕНИЕ ГЕТЕРОМОРФНИХ ПОЛОВЫХ ХРОМОСОМ НАКАНУНЕ
И В ПРОЦЕССЕ ПРОФАЗЫ I МЕЙОЗА
1.4.1. Особенности репликации и транскрипции половых хромосом
1.4.2. Явление «гетеропикноза» половых хромосом
1.4.3. Особенности пространственного положения половых хромосом в ядре
1.4.4. Характер синапсиса половых бивалентов и особенности мейотической
оси половых упивалентов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1. МАТЕРИАЛЫ
2.2. МЕТОДЫ
2.2.1. Фиксация материала
2.2.1.1. Фиксация семенников для световой микроскопии
2.2.1.2. Фиксация семенников для электронной микроскопии
2.2.2. Приготовление препаратов

2.2.2.1. Давленые мейоцнты для анализа кариотмпов
2.2.22. Распластанные мейоцнты для анализа синаптонсмных
комплексов
2.2.2.3. Клеточная суспензия для проведения FISH
2.2.2.4. Тонкие и ультратонкие срезы семенников для электронно-микроскопического анализа
2.2.3. Флуоресцентная гибридизация in situ
2.2.3.1. Приготовление теломерных проб для гибридизации
2.2.3.2. Мечение теломерных последовательностей
2.2.3.3. Гибридизация
2.2.3.4. Детекция меченого ДНК-зонда
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ
3.1. СРАВНИТЕЛЬНО-МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ФОРМИРОВАНИЯ
ОСИ Х-ХРОМОСОМЫ И МЕЙОТИЧЕСКОГО СИНАПСИСА АУТОСОМ У САМЦОВ РАЗНЫХ ВИДОВ САРАНЧОВЫХ
3.1.1. Анализ осевого элемента Х-хромосомы самцов саранчовых
3.1.2. Мейотический синопсис аутосом саранчовых
3.1.3. Локализация теломерной ДНК па хромосомах саранчовых с разным типом мейотического синопсиса
3.2. АНАЛИЗ ОСИ Х-ХРОМОСОМЫ У САМЦОВ РАЗНЫХ ВИДОВ
ПРЯМОКРЫЛООБРАЗНЫХ НАСЕКОМЫХ
3.2.1. Анализ осевого элемента Х-хромосомы у кузнечиков
3.2.2. Анализ оси полового унивалентау тараканов
3.3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛОВОГО ХРОМАТИНА НА ЭЛЕКТРОННОМИКРОСКОПИЧЕСКИХ СРЕЗАХ
3.4. СПОСОБЫ ОГРАНИЧЕНИЯ УЧАСТИЯ ГЕТЕРОХРОМАТИНА В
МЕЙОТИЧЕСКОМ СИИАПСИСЕ
3.5. ВЛИЯНИЕ КРУПНЫХ БЛОКОВ ГЕТЕРОХРОМАТИНА НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ХИАЗМ
3.6. ПОЛИМОРФИЗМ ПО ГЕТЕРОХРОМАТИНУ У СЕРОГО ТАРАКАНА
NAUPHOETA CINEREA
3.6.1. Синаптическая подгонка гетероморфпых бивалентов у N. cinerea
3.6.2. Популяционный анализ лабораторной культуры N. cinerea

хиазмами и без (White, Cheney, 1966; White et al., 1967; White, 1975). У самцов D. melanogaster в профазе I мейоза X и Y удерживаются друг с другом при помощи специализированного сайта спаривания, представляющего собой фрагмент повторенной ДНК размером 240 н.п. (Thomas, McKee, 2007).
В случае отсутствия хиазмы между половыми хромосомами велика вероятность их неправильного расхождения в MI. Эго, гипотетически, может приводить к дивергенции механизмов определения пола в ходе эволюционного развития у близкородственных видов млекопитающих (Коломиец, 1998).
У самцов млекопитающих редко встречаются половые униваленты (ХО-определение пола). Однако все равно формируется половой пузырек, осевой элемент X-хромосомы обнаруживает утолщения и шпильки (Коломиец, 1998). В некоторых случаях может происходить спаривание оси Х-хромосомы на саму себя, что связывают с изохромосомной природой половой хромосомы (Jimenez et al., 1990).
Разрозненные данные позволяют говорить о том, что осевые элементы половых унивалентов самцов насекомых (ХО-определение пола) выделяются своими особенностями. Так, у саранчового Locusta migratoria (подсемейство Locustinae) в одном исследовании ось Х-хромосомы обнаруживается очень тонкой и прерывистой, в другой работе не найдена ни в одной из более сотни проанализированных клеток (Molina et al, 1998; Croft, Jones, 1986). Такая неопределенность, с одной стороны может быть связана с разницей в разрешающей способности электронного и светового микроскопов, с другой — обусловлена нестабильностью образования оси Х-хромосомы. У других видов саранчовых из подсемейства Locustinae осевой элемент предположительно представляет собой бесформенную массу аргентофильного материала в пахитене или не выявляется вовсе (Высоцкая и др., 1998). У тропического таракана Blaberus sp. осевой элемент в С-гетерохроматиновом плече образует сеточку из линейных участков. В то же время осевой элемент эухроматинового района непропорционально короче, по сравнению с митотическим состоянием. Причем в оогенезе у этого таракана СК полового бивалента не отличается от СК аутосом (Агапова, Высоцкая, 1993).
Недавние молекулярные исследования показали, что когезиновая ось (белок SMC3) Х-хромосомы в сперматоцитах саранчовых появляется с задержкой, только в поздней лептотене, в отличие от аугосом, которые демонстрируют ее уже в прелептотене (Calvente et al., 2005). Так как белки осевых элементов СК связываются с когезинами, то .можно предположить, что задержка появления когезинов может приводить, соответственно, к задержке формирования осевого элемента у половых хромосом. Показано, что у