РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2007, том 47, № 5, с. 571-573
^ МОЛЕКУЛЯРНАЯ ^^^^^^^^^^^^^^
РАДИОБИОЛОГИЯ
УДК 576.53.022:5391.04
ВЛИЯНИЕ у-ИЗЛУЧЕНИЯ В МАЛЫХ ДОЗАХ НА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЖИЗНИ У МУТАНТОВ ДРОЗОФИЛЫ ПО РАСПОЗНАВАНИЮ И РЕПАРАЦИИ ПОВРЕЖДЕНИЙ ДНК
© 2007 г. А. А. Москалев1*, Е. Н. Плшснина2, В. Г. Зайнуллин2
1 Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар 2 Сыктывкарский государственный университет
Показано, что продолжительность жизни линии дикого типа дрозофилы Са^оп-Б увеличивается после воздействия у-излучения в малой дозе. Выявлено уменьшение продолжительность жизни у мутантов Drosophila melanogaster по распознаванию и репарации повреждений ДНК (мутанты по генам те1-9 и те1-41) после воздействия радиации. Обнаружено, что у мутантов линии те1-41 самцы живут дольше самок в отличие от остальных линий. Кроме того, продолжительность жизни у них выше, чем у самцов линии дикого типа. Самки те1-41 живут меньше самок линии дикого типа. Сам-ки-гетерозиготы линии у1те1-9а l(1)ESHS261mei-41D5/FM7c имеют необычно высокую продолжительность жизни (в 1.5 раза выше контроля). Это может быть связано с одновременным присутствием генов те^9 и те^41, либо с наличием рецессивной летали ESHS261.
Продолжительность ^жизни, репарация ДНК, дрозофила, у-излучение.
ВВЕДЕНИЕ
В последние десятилетия в результате крупных техногенных аварий, деятельности различных промышленных предприятий и испытаний ядерного оружия, биосфера оказалась подвержена воздействию ионизирующей радиации. Поэтому проблема действия на живые организмы хронического облучения в малых дозах стоит особенно остро.
Комплексная оценка влияния этого фактора невозможна без исследования такого показателя приспособленности как продолжительность жизни. Он зависит от многих факторов, таких как особенности протекания клеточных процессов, экспрессии тех или иных генов, действие мутагенных факторов, в том числе ионизирующей радиации [1]. В свете последнего факта большое значение имеет система распознавания и репарации повреждений ДНК. Удобным объектом подобных исследований является Drosophila melanogaster благодаря генетической изученности и обширной коллекции мутантов.
Цель данной работы состояла в изучении реакции продолжительность жизни линии дикого типа Canton-S и мутантов по генам распознавания и репарации повреждений ДНК на хроническое облучение в малых дозах.
* Адресат для корреспонденции: 167982 Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28, Институт биологии Коми НЦ УрО РАН; e-mail: amoskalev@ib.komisc.ru.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Линии Drosophila melanogaster, использованные в работе. В работе использовали линию дикого типа СапЮп-Б и линии с мутациями по генам распознавания и репарации повреждений ДНК. Самки линии у^е^9а 1(Г^Ж261теМР5/ГМ7е (далее mei-9amei-41D5/FM7) несут мутации в гене гомолога протеинкиназы ATR, ответственной за распознавание повреждения ДНК (mei-41) и гена гомолога белка эксцизионной репарации XPF (mei-9). Для оценки вклада генетического окружения в исследуемый признак изучали реакцию у всех вариантов расщепления, в том числе самцов FM7 и самок FM7/FM7, которые несут вместо исследуемых генов только балансерные хромосомы. Линии w-,mei-41D5/Basc;cn1,bw1 (далее mei-41D5/+) и w,mei-41D5/w,mei-41D5 (далее mei-41D5/mei-41D5) являются соответственно гетеро- и гомозиготами по гомологу ATR. Линии mei-9a,sw20-14/FM7c, с1? (далее mei-9a/+) и w1,mei-9A1/w1,mei-9A1 (далее mei-9A1/mei-9A1) несут мутации гомолога белка XPF в гетеро- и гомозиготе, соответственно.
Условия эксперимента. Дрозофил подвергали воздействию у-излучения 22^а в дозе 60 сГр за поколение (от стадии яйца до вылета имаго, 14 сут). Животных содержали в стандартных условиях (25°С и 12-часовом режиме освещения). Для поддержания линий использовали дрожжевую среду [2].
Оценка продолжительности жизни. Подсчет числа умерших мух проводился ежедневно (кроме выходных). Один раз в неделю оставшихся в жи-
572
МОСКАЛЕВ и др.
Влияние у-излучеиия иа продолжительность жизни линии дикого типа СаШоп^ и линий с нарушением сенсиро-вания повреждения ДНК
Линия M X ± Am 90% min max MRDT а R N
Canton-S 6 (контроль) 39.0 35.6 ± 0.6 48 4 60 3.3 0.11 0.001 299
Canton-S 6 (обл. 60 сГр)* 1 44.0* 44.2 ± 1.2 63 14 65 3.4 0.09 0.001 133
Canton-S 6 (обл. 60 сГр)* 2 54.0 52.8 ± 0.9 69 13 83 3.4 0.08 0.001 267
Canton-S 2 (контроль) 54.0 51.5 ± 0.8 64 16 75 3.3 0.10 0.0004 268
Canton-S 2 (обл. 60 сГр)* 60.0* 53.9 ± 0.8 69 5 75 3.2 0.10 0.0002 248
mei -9a mei-41D5/FM7 2 (контроль) 1 80.0 76.4 ± 0.9 89 15 95 3.3 0.12 0.000 200
met -9a mei-41D5/FM7 2 (контроль) 2 72.0 68.6 ± 0.8 80 8 90 3.4 0.09 0.0001 324
mei -9a mei-41D5/FM7 2 (контроль) 3 77.0 69.6 ± 1.3 80 6 88 3.8 0.07 0.0005 254
met -9a mei-41D5/FM7 2 (обл. 6 сГр)* 68.0* 60.7 ± 0.9 78 5 88 3.6 0.08 0.0003 390
mei -9a mei-41D5/FM7 2 (обл. 60 сГр)* 1 72.0* 66.7 ± 1.1 86 20 95 3.7 0.08 0.0003 244
mei -9a mei-41D5/FM7 2 (обл. 60 сГр)* 2 71.0** 65.9 ± 0.8 75 5 90 3.4 0.09 0.0001 358
mei -9a mei-41D5/FM72 (обл. 60 сГр)** 3 70.0 64.8 ± 1.5 72 5 86 3.7 0.06 0.001 179
FM7S (контроль) 31.0 29.1 ± 1.4 46 3 56 3.5 0.08 0.005 57
FM76 (обл. 60 сГр) 1 38.0 33.8 ± 1.3 51 4 65 3.5 0.07 0.005 123
FM76 (обл. 60 сГр) 2 33.0* 34.5 ± 0.6 47 8 64 3.4 0.09 0.003 300
FM7/FM72 (контроль) 30.0 28.4 ± 1.3 44 4 54 3.7 0.07 0.007 96
FM7/FM72 (обл. 60 сГр)** 21.0 24.7 ± 1.4 44 2 51 4.3 0.05 0.013 96
mei -41D5 6 (контроль) 49.0 50.3 ± 0.9 71 8 78 3.3 0.08 0.001 177
mei -41D56 (обл. 60 сГр)* 43.0* 42.1 ± 0.9 60 3 85 3.5 0.07 0.003 212
mei -41D5/+2 (контроль) 45.0 45.1 ± 1.5 71 10 79 4.3 0.05 0.003 131
mei -41D5/+ 2 (обл. 6 сГр) 40.0* 41.6 ± 0.9 69 5 87 3.9 0.06 0.004 274
mei -41D5/+ 2 (обл. 60 сГр) 43.0 39.9 ± 1.0 57 8 70 3.4 0.08 0.002 183
mei -41D5/mei-41D5 2 (контроль) 36.0 33.8 ± 1.2 50 6 64 3.8 0.07 0.005 144
mei -41D5/mei-41D52 (обл. 60 сГр)* 29.0* 28.1 ± 1.5 50 4 61 3.9 0.05 0.012 117
mei -9A16 (контроль) 42.0 44.0 ± 1.3 61 7 67 3.8 0.07 0.002 148
mei -9A16 (обл)* 28.0* 29.2 ± 1.7 51 3 62 3.8 0.04 0.012 100
mei -9A1/mei-9A12 (контроль) 47.0 45.9 ± 1.1 67 7 74 3.5 0.07 0.002 232
mei -9A1/mei-9A12 (обл)* 30.0* 29.6 ± 1.3 51 2 64 3.9 0.05 0.011 155
mei -9a/+ 2 (контроль) 47.0 44.8 ± 0.9 61 4 67 3.3 0.09 0.001 233
mei -9a/+2 (обл)* 38.0* 36.6 ± 0.8 51 10 64 3.3 0.08 0.003 225
Примечание. X ± Am - средняя продолжительность жизни и ошибка среднего; 90% - время 90%-ной гибели; min и max - минимальная и максимальная продолжительность жизни в выборке; N - число особей в выборке; 2 - самки, 6 - самцы; 1, 2 - повтор-ности эксперимента.
* Отличия с контролем достоверны прир < 0.001. ** Отличия с контролем достоверны при р < 0.05 (в первом столбце - по критерию Колмогорова-Смирнова, во втором - по критерию Гехана-Бреслоу-Вилкоксона); M - медианная продолжительность жизни (сут).
вых мух перебрасывали на свежую среду без нар-козирования.
Статистическая оценка продолжительности ^ЖЁЗНи. Установлено, что распределение продолжительности жизни не подчиняется нормальному закону. Ненормальность распределения исключает использование параметрических критериев [3]. Поэтому для оценки достоверности различий по продолжительности жизни в опыте и контроле
применяли непараметрические критерии: Геха-на-Беслоу-Вилкоксона и Колмогорова-Смирнова. Дополнительно оценивали и другие характеристики продолжительности жизни: минимальную, максимальную продолжительность жизни популяции (смертность 100% всех особей) и время 90%-ной гибели. Для обработки полученных результатов были использованы программы Win-modest и Statistica 6.0.
РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ том 47 < 5 2007
ВЛИЯНИЕ Y-ИЗЛУЧЕНИЯ В МАЛЫХ ДОЗАХ
573
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
В результате проведенного эксперимента нами были получены следующие данные (таблица). Было обнаружено, что у линии дикого типа Сап-Шп-Б происходит увеличение продолжительности жизни после воздействия хронического излучения как у самцов (на 11-27%), так и у самок (на 10%). В то же время у мутантов по генам mei-41 и mei-9 во всех вариантах эксперимента после облучения снижалась продолжительность жизни (на 4-36%). Данные гены детерминирует процессы распознавания и репарации ДНК при воздействии такого повреждающего фактора как у-излуче-ние. Ген mei-41 отвечает за задержку клеточного цикла в фазе G2 и сенсирование повреждений ДНК [4]. Ген mei-9 функционирует в процессах эксцизионной репарации нуклеотидов, а также репарации кросслинков и играет роль в мейоти-ческой рекомбинации [5]. Мутации этих генов, так или иначе, нарушают функционирование систем распознавания и репарации ДНК и препятствуют адекватной реакции живой системы на действие повреждающего агента. В результате мы наблюдаем снижение продолжительности жизни после облучения в малой дозе.
Кроме того, был обнаружен ряд других фактов. Так, несмотря на то, что у большинства исследованных линий продолжительность жизни самцов меньше чем у самок (как у линии дикого типа, так и у мутантов), у линий с мутациями гена mei-41 самцы-гемизиготы живут дольше самок (на 8% дольше самок-гетерозигот и 26.5% дольше самок-гомозигот). По сравнению с самцами линии дикого типа самцы mei-41 живут дольше (на 26%), а самки меньше (на 17-33%). Возможно, это связано с нарушением пролиферации предшественников половых клеток, которая наблюдается у линии mei-41. Интересно отметить, что нами совместно с М.В. Шапошниковым раньше отмечалось снижение продолжительности жизни не-
плодовитых самок и увеличение ее у неплодовитых самцов [б].
У самок линии y1mei-9al(1)ESHS261mei-41D5FM7c наблюдали необычно высокую продолжительность жизни - на 32.5% больше, чем у самок линии дикого типа. В то же время самцы и самки с тем же генотипом, за исключением хромосомы y1mei-9al(1)ESHS261mei-41D5 (самки FM7c|FM7c и самцы FM7c), живут в два раза меньше. Нами показано, что отдельно мутации по генам mei-9 и mei-41 не приводят к такому увеличению длительности жизни. Нельзя однозначно утверждать, что долгожительство связано именно с одновременным присутствием mei-9 и mei-41. Возможно, наблюдаемое увеличение обусловлено присутствующей в
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.