Изменение пространственной организации хромосомы 6 в ядрах трофоцитов и клеток слюнных желез Calliphora erythrocephala Mg. (Diptera: Calliphoridae) в процессе политенизации

Коханенко, Алина Андреевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Изменение пространственной организации хромосомы 6 в ядрах трофоцитов и клеток слюнных желез Calliphora erythrocephala Mg. (Diptera: Calliphoridae) в процессе политенизации
ВАК РФ 03.03.04, Клеточная биология, цитология, гистология

Автореферат диссертации по теме "Изменение пространственной организации хромосомы 6 в ядрах трофоцитов и клеток слюнных желез Calliphora erythrocephala Mg. (Diptera: Calliphoridae) в процессе политенизации"

На правах рукописи

Коханенко Алина Андреевна

Изменение пространственной организации хромосомы 6 в ядрах трофоцитов и клеток слюнных желез Calliphora erythrocephala Mg. (Díptera: Calliphoridae) в процессе политенизации

03.03.04 - клеточная биология, цитология, гистология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 5 НОЯ 2012

Томск 2012

005054799

Работа выполнена в лаборатории эволюционной цитогенетики Научно-исследовательского института биологии и биофизики Томского государственного университета, г. Томск.

Научный руководитель: доктор биологических наук,

Стегний Владимир Николаевич

Официальные оппоненты: Демаков Сергей Анатольевич

доктор биологических наук, заведующий лабораторией хромосомной инженерии, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт молекулярной и клеточной биологии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск

Баричева Элина Михайловна

кандидат биологических наук, заведующий лабораторией механизмов клеточной дифференцировки, Федеральное

государственное бюджетное учреждение науки Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск.

Ведущее учреждение: Федеральное государственное бюджетное

учреждение науки Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова Российской академии наук, г. Москва

Защита диссертации состоится «27» ноября 2012 г. на заседании диссертационного совета Д.003.011.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук в ИЦиГ СО РАН в конференц-зале института по адресу: 630090, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, д. 10. тел/факс (383)3634906, факс (383)333-12-78; e-mail: dissov@bionet.nsc.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИЦиГ СО РАН.

Автореферат разослан «ЯУ» октября 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук Хлебодарова Т.М.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы

Пространственная организация хромосом в ядре является одной из ключевых проблем современной клеточной биологии. В настоящий момент для клеток большинства животных (Cremer, 2001), растений (Pecinka et al., 2004; Berr et al., 2006), а также одноклеточных эукариот, таких как почкующиеся и делящиеся дрожжи (Bystricky et al., 2005; Molnar, Kleckner, 2008) экспериментально доказано, что хромосомы занимают в интерфазном ядре определенные хромосомные территории. В основе трехмерной организации интерфазного ядра эукариот лежит дифференциальное позиционирование различных районов хромосом относительно друг друга и ядерной оболочки. Известно, что гены, хромосомные сегменты и геном как целое трехмерно упорядочены в пространстве ядра и их специфические ассоциации, очевидно, позволяют регулировать позиции определенных генных продуктов внутри ядра и их транспорт в цитоплазму. Организация хромосом в ядре строго детерминирована, однако механизм, управляющий этой детерминацией, остается невыясненным. Жёсткая пространственная организация и функциональность ядра обеспечиваются наличием двух типов связей - межхромосомных взаимодействий (Куличков, Жимулев, 1976) и хромосомно-мембранных (Стегний, 1979).

Муха Calliphora erythrocephala является интересным объектом с точки зрения изучения пространственной организации хромосом в ядре. У С. erythrocephala политенные хромосомы обнаружены в ядрах клеток слюнных желез (Handa et al., 1981), клетках эпидермиса (Pearson, 1974), трофоцитах (Ribbert, Bier, 1969), трихогенных клетках (Ribbert, 1967), клетках мальпигиевых сосудов (Thomson, Gunson, 1970). Описаны четкие тканеспецифичные особенности в степени политении и типе организации политенных ядер, что вероятно связано с разным функциональным значением этих тканей. В ядрах клеток слюнных желез С. erythrocephala на всех этапах политенизации выявляются политенные хромосомы. Синапсис хроматид у таких хромосом ослаблен, хромосомы рыхлые, а поперечный рисунок сохраняется только в области наиболее крупных дисков. Организация ядер трофоцитов существенно отличается от стандартных типов организации политенного ядра. В ядрах трофоцитов политенные хромосомы в ходе эндоредупликации претерпевают ряд морфологических изменений (Bier, 1957). На начальных этапах политенизации ядра трофоцитов организованы в первичную ретикулярную структуру, далее в ходе эндоредупликации происходит формирование политенных хромосом, затем, помпоновидных хромосом. Помпоновидные хромосомы декомпактизуются и происходит формирование ядра с ретикулярной структурой, но только с высоким уровнем политении.

Столь существенные различия в характере организации хромосом в ходе политенизации в органах одного организма, вероятно, связаны с

функциональной особенностью данных типов клеток и, следовательно, особенностью функционирования генома.

Ранее было показано, что в ядрах трофоцитов С. erythrocephala взаиморасположение хромосом подчиняется определенным

закономерностям. Центромерные районы хромосом трофоцитов не объединены в хромоцентр и рассредоточены в пространстве ядра. Хромосома 6 всегда связана тонким тяжом с хромосомой 2. Хромосома 4 располагается рядом с хромосомой 3 и 5, а 5 — с хромосомой 1. Таким образом, зачастую можно обнаружить следующее ассоциированное распределение хромосом: 6 — 2, 4 — 3, 5-1 (Стегний и др., 1999). Было показано, что хромосомы 3 и 6 сохраняют локальные хромосомные территории в объеме ядра на протяжении всего процесса политенизации ядер трофоцитов (Ананьина, 2005). Эти результаты по пространственной организации ядер трофоцитов С. erythrocephala были получены на давленых препаратах ядер на стадии с политенными хромосомами. Как известно, ядро трехмерно и поэтому наиболее полное представление о расположении хромосом может быть получено только при изучении трехмерного пространства ядра.

В работах Бойса (Boyes at al., 1975) было показано, что хромосома 6 С. erythrocephala содержит гены рРНК, транскрипция которых сопровождается образованием ядрышка. Однако до сих пор не было получено данных относительно того, только ли хромосома 6 является ядрышкообразующей.

Ядрышко - эволюционно-консервативный и наиболее крупный структурный домен клеточного ядра, который принято называть «фабрикой рибосом» (Oison et al., 2002; Andersen et al., 2005). За последние годы получены убедительные доказательства того, что большое количество биологических процессов, таких как старение клеток, модификация РНК, контроль клеточного цикла и ответ на стрессирующие факторы регулируется ядрышком (Olson, 2002; Tschochner, 2003; Grummt, 2005; Boisvert, 2007; Mayer, 2005; Sirri, 2008; McKeown, Shaw, 2009). Эти наблюдения позволяют говорить о многофункциональности ядрышка и его основных белков. Кроме того, было показано, что в клетках человека ядрышко и ядерная оболочка являются своеобразным каркасом для организации ядра (Chubb et al. 2002). Не вызывает сомнения тот факт, что ядрышко играет важную роль в пространственной организации ядра. Однако, как происходит влияние ядрышка на архитектуру ядра все же остается не известно. Понимание законов организации хромосом в пространстве ядра и роли ядрышка в этом процессе существенно приблизит к разгадке принципов реализации генетического материала в ядре.

В настоящее время успехи молекулярной биологии в сочетании с развивающимися технологиями позволяют изучать организацию хромосом в трехмерном пространстве ядра. Это достигается путем получения серии оптических срезов ядра при помощи специальных микроскопических подходов. В результате дальнейшей реконструкции и моделирования

объемного изображения становится возможным детально анализировать пространственную организацию хромосом в ядре.

Изучение организации хромосомы 6 и ядрышка в пространстве ядер трофоцитов и клеток слюнных желез С. erythrocephala имеет большое значение для понимания особенностей организации и функционирования генома в ядрах соматических клеток и клеток генеративной системы, клеток с разной морфологической структурой политенных хромосом, выполняющих разные функции. Цель работы

Целью исследования является анализ организации ядрышкообразующей хромосомы 6 и ядрышка в пространстве ядер трофоцитов и клеток слюнных желез С. erythrocephala с разным уровнем политенизации. Для достижения цели исследования были поставлены следующие задачи:

1. В пространстве ядер трофоцитов С. erythrocephala изучить организацию ядрышкообразующей хромосомы 6 и генов рРНК в ходе политенизации с помощью метода 3D флуоресцентной in situ гибридизации (3D FISH).

2. В пространстве ядер клеток слюнных желез С. erythrocephala изучить организацию ядрышкообразующей хромосомы 6 и генов рРНК в ходе политенизации с помощью метода 3D флуоресцентной in situ гибридизации (3D FISH).

3. Определить локализацию кластера генов рРНК в пространстве ядер трофоцитов и клеток слюнных желез С. erythrocephala.

4. Провести анализ пространственной организации ядрышка в ядрах трофоцитов и клеток слюнных желез С. erythrocephala с разным уровнем политенизации с помощью окрашивания недавленных препаратов ядер азотнокислым серебром.

Научная новизна

Установлено, что ядрышкоорганизующей хромосомой у С. erythrocephala является только хромосома 6, так как кластер генов рРНК локализован исключительно в пределах хромосомной территории хромосомы 6. Впервые показано, что в ходе политенизации ядер происходит изменение организации ядрышкоорганизующей хромосомы 6 как в ядрах соматических клеток, так и клеток генеративной системы С. erythrocephala (клетки слюнных желез и трофоциты). Показано, что распад ядрышка, занимающего центральное положение в ядре на начальных этапах политенизации, на микроядрышки, распределенные в пространстве ядра в высокополитенных ядрах, коррелирует с изменением организации ядрышкоорганизующей хромосомы 6.

Научно-практическая значимость работы

Результаты проведенного исследования позволяют расширить представление о закономерностях пространственной организации хромосом в ядре эукариотических организмов. Результаты данной работы могут быть

использованы в курсах лекций по клеточной биологии для студентов биологических факультетов. Положения, выносимые на защиту

1. Ядрышкоорганизующей хромосомой у С. erythrocephala является хромосома 6;

2. Процесс политенизации ядер трофоцитов и клеток слюнных желез сопровождается перемещением хромосомы 6 и рибосомных генов на периферию ядра и распадом ядрышка на микроядрышки.

Апробация работы

Полученные результаты исследования были представлены: на международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2009); на международной конференции «Хромосома-2009» (Новосибирск, 2009); на международной конференции молодых ученых "Биология: от молекулы до биосферы" (Харьков, Украина, 2009); на международной конференции по кариосистематике «KARYO V» (Новосибирск, 2010); на международной научной конференции «Молодежь и прогресс в биологии» (International scientific conference «Youth and progress of biology»), (Львов, Украина, 2011); По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, из них 5 статей в журналах перечня ВАК.

Вклад автора

Основные результаты работы были получены автором самостоятельно. Анализ ультраструктуры ядер трофоцитов С. erythrocephala проводился совместно с A.A. Миллером (НПО «Вирион», г. Томск).

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, трех глав (обзор литературы, материалы и методы, результаты и обсуждение), выводов и списка литературы. Работа изложена на 118 страницах, содержит 16 рисунков. В списке литературы приведено 198 источников.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

1. Объект исследования

Объектом настоящего исследования является муха Calliphora erythrocephala Mg. (Diptera: Calliphoridae). Для исследования были использованы слюнные железы личинок разных возрастов и трофоциты яичников имаго от 2 до 5 дней после выхода из пупария. Материал был взят из лабораторной культуры.

2. Получение хромосомоспецифичной ДНК хромосомы б

ДНК хромосомы 6 была получена ранее Рубцовым Н.Б. методом микродиссекции материала политенных хромосом (Рубцов и др., 1999). FISH ДНК хромосомы 6 с политенными хромосомами показал, что зонд является хромосомоспецифичным (Вассерлауф и др., 2003; Ананьина и др., 2005).

3. Приготовление ДНК-зонда хромосомы 6 С. erythrocephala

ДНК-зонд для 3D FISH из микродиссектированной ДНК хромосомы 6 был приготовлен прямым мечением с использованием частично вырожденного праймера MVV6 (J '-CCGA CTCGA GNNNNNNA TGTGG-3') в DOP-ПЦР (Рубцов и др., 1999). В качестве модифицированного нуклеотида использовали TAMRA-15-дУТФ.

4. Амплификация кластера рибосомных генов С. erythrocephala

Рибосомная ДНК С. erythrocephala была получена с помощью ПЦР

геномной ДНК в присутствии олигонуклеотидных праймеров (СибЭнзим-Нск): 18 Sai F (5 '-CCTGA GAAA CGGCTA CCA CA ТС-3'); 18 Sbi R (5'-GAGTCTCGTTCGTTATCGGA-3'). Праймеры фланкируют ген 18S pPHK (Whiting et al., 1997). Геномная ДНК была получена из яичников С. erythrocephala с помощью набора для выделения ДНК Invisorb Spin Tissue Mini Kit (Invitek) по протоколу, рекомендованному производителем. Условия ПЦР включали: денатурацию ДНК 95 °С - 3 минуты, затем 25 циклов: 95 °С -1 минута, 55 °С - 45 секунд, 72 °С - 2 минуты. Терминальная элонгация 72 °С - 8 минут.

5. Получение ДНК-зонда рДНК С. erythrocephala

ДНК-зонд рДНК С. erythrocephala был приготовлен в реакции ПЦР с использованием в качестве модифицированного нуклеотида биотин-11-дУТФ (Fermentas). Условия ПЦР были идентичны описанным в разделе 4.

6. Двуцветная 3D флуоресцентная in situ гибридизация (3D FISH) ДНК хромосомы 6 и генов рРНК с политенными хромосомами трофоцитов и клеток слюнных желез С. erythrocephala

За основу методики 3D FISH, которая использовалась в работе, был взят описанный в литературе протокол (http://www.epigenome-noe.nct/rcsearclitools/ protocol. plip?protid=5#reapentsNl. В протокол были внесены модификации, позволяющие проводить 3D FISH на ядрах трофоцитов яичников и клеток слюнных желез С. erythrocephala.

7. Получение недавленных препаратов ядер трофоцитов и клеток слюнных желез С. erythrocephala, окрашенных азотнокислым серебром

За основу была взята стандартная методика окрашивания ядрышка азотнокислым серебром (Рубцов, 2006). Внесение модификаций позволило использовать ее для окрашивания недавленых ядер трофоцитов и клеток слюнных желез С. erythrocephala.

8. Приготовление препаратов для изучения ультраструктуры ядер трофоцитов С. erythrocephala

Ультратонкие срезы трофоцитов С. erythrocephala были приготовлены по методике Б. Уикли (Уикли, 1975) с модификациями. Изучение ультраструктуры проводили методом трансмиссионной электронной микроскопии (Карупу, 1984).

9. Микроскопический анализ

1. Для анализа и обработки, полученных в ходе 3D FISH данных использовали микроскоп Axio Imager ZI (Carl Zeiss) с системой улучшения качества изображения ApoTome (Carl Zeiss) и программное обеспечение

AxioVision Reí. 4.7 (Carl Zeiss); 2. Препараты ядер трофоцитов и клеток слюнных желез, окрашенные азотнокислым серебром, анализировали на микроскопе Axio Imager ZI (Carl Zeiss) в проходящем свете; 3. Электронно-микроскопический анализ проводили на электронном микроскопе JEM-100 CXII (JEOL).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В данной работе проведен анализ расположения хромосомы 6 и рибосомных генов С. erythrocephala в пространстве ядер трофоцитов и клеток слюнных желез С. erythrocephala. Для определения организации в пространстве ядра кластера рибосомных генов была использована ДНК специфичная к гену 18 S РНК. Также изучен процесс формирования ядрышка в ходе политенизации хромосом в ядрах трофоцитов и клеток слюнных желез С. erythrocephala.

1. Пространственная организация хромосомы 6 в ядрах трофоцитов С. erythrocephala

С помощью метода 3D флуоресцентной in situ гибридизации (3D FISH) на примере хромосомы 6 было показано, что в ходе политенизации ядер трофоцитов С. erythrocephala происходят крупномасштабные перемещения хромосом в объеме ядра. На начальных этапах политенизации (в политенных ядрах гермария (Рисунок 1 а), на стадии с первичной ретикулярной структурой (Рисунок 1 б), стадии с политенными хромосомами (Рисунок 1 в), стадии с помпоновидными хромосомами (Рисунок 1 г)) хромосома 6 занимает центральное положение в ядре. С началом процесса декомпактизации помпоновидных хромосом (Рисунок 2 а) и перехода ядра к вторичной ретикулярной структуре (Рисунок 2 б) происходит постепенное перемещение материала хромосомы 6 к периферии ядра. На стадии ядер с вторичной ретикулярной структурой часть ДНК хромосомы 6 располагается на периферии ядра, а в пространстве ядра наблюдается большое количество мелких сигналов хромосомоспецифичного зонда хромосомы 6 (Рисунок 2 63). На всех стадиях политенизации ядер трофоцитов С. erythrocephala сигнал ДНК-зонда рибосомных генов выявляется только в пределах хромосомной территории хромосомы 6. Однако в ходе политенизации происходят изменения распределения генов рРНК в пределах хромосомной территории хромосомы 6. В ядрах с низким уровнем политении (политенные ядра гермария (Рисунок 1 аЗ), ядра с первичной ретикулярной структурой (Рисунок 1 63)) гены рРНК расположены только во внутренних областях блоков хромосомы 6. С переходом ядра на стадию с политенными хромосомами рибосомные гены располагаются как во внутренних областях блоков материала хромосомы 6, так и на периферии этих блоков (Рисунок 1 вЗ). Подобное распределение генов рРНК сохраняется и на следующих стадиях политенизации, таких как стадия с помпоновидными хромосомами (Рисунок 1 гЗ), стадия декомпактизации помпоновидных хромосом (Рисунок 2 аЗ), стадия с вторичной ретикулярной структурой (Рисунок 2 63). В ядрах с вторичной ретикулярной структурой рибосомные гены выявляются как в

составе блоков хромосомы 6, расположенных на периферии ядра, так и совпадают с мелкими сигналами ДНК-зонда хромосомы 6, распределенными в пространстве ядра (Рисунок 2 63).

стадия политснного ядра гермария

а1

аЗ

стадия ядра с первичном ретикулярном структурой

стадия ядра с политенными хромосомами

в 1 О вЗ

V* У>

стадия ядра с помпоновидными хромосомами

11 г2 ^ гЗ

Рисунок 1 - Центральное положение хромосомы 6 и рибосомных генов в пространстве ядер трофоцитов С. егуЛгосерИаШ на различных стадиях политенизации. а1,б1,в1,г1 — давленые препараты ядер, окрашенные орсеином; а2,б2,в2,г2 графическая реконструкция оптических срезов половины ядра; аЗ,бЗ,вЗ,гЗ - графическая реконструкция оптических срезов сигналов ДНК-зондов хромосомы 6 и рибосомных генов в пространстве. Хроматин окрашен БАРІ (синий), ДНК-зонд хромосомы 6 (красный), ДНК-зонд генов рРНК (зеленый). Масштабная линейка 5 мкм.

стадия декомпактизации помпоновидных хромосом

Рисунок 2 - Изменение пространственной организации хромосомы 6 и рибосомных генов, связанное с декомпактизацией помпоновидных хромосом и образованием ретикулярной структуры в ядрах трофоцитов С. егуїіггосеркаїа. а1,б1 — давленые препараты ядер, окрашенные орсеином; а2,б2 - графическая реконструкция оптических срезов целого ядра; аЗ,бЗ -графическая реконструкция оптических срезов сигналов ДНК-зондов хромосомы 6 и рибосомных генов в пространстве. Хроматин окрашен БАРІ (синий), ДНК-зонд хромосомы 6 (красный), ДНК-зонд генов рРНК (зеленый). Масштабная линейка 5 мкм.

Так же было показано, что в ядрах трофоцитов на стадии с первичной ретикулярной структурой в центральной части вокруг хромосомы 6 выявляется область, не окрашиваемая БАРІ (Рисунок 3 б). В политенных ядрах гермария подобной области не наблюдается (Рисунок 3 а). Вероятно, на стадии с первичной ретикулярной структурой начинается формирование ядрышка, ассоциированного с рибосомными генами хромосомы 6. Образование ядрышка, ассоциированного с хромосомой 6, приводит к смещению материала других хромосом к периферии ядра и при окрашивании флуоресцентным красителем БАРІ проявляется в виде неокрашенной области, окружающей хромосому 6. Центральное положение области, неокрашенной БАРІ (ядрышко) сохраняется на стадиях ядер, на которых хромосома 6 располагается в центральной части ядра (стадия ядер с политенными хромосомами (Рисунок 3 в) и помпоновидными хромосомами (Рисунок 3 г)). На стадии декомпактизации помпоновидных хромосом неокрашенная БАРІ область смещается вслед за хромосомой 6 на периферию ядра (Рисунок 3 д). При переходе ядра на стадию с вторичной ретикулярной структурой в объеме ядра выявляются многочисленные небольшие районы, неокрашенные БАРІ (ядрышко), в пределах которых обнаруживаются мелкие

сигналы ДНК-зонда хромосомы 6, которые совпадают с сигналами ДНК-зонда рДНК (Рисунок 3 е).

Рисунок 3 - Оптические срезы ядер трофоцитов С. егуЛгосерИаШ на разных стадиях политенизации. а - стадия политенного ядра гермария, б - стадия ядра с первичной ретикулярной структурой, в - стадия ядра с политенными хромосомами, г - стадия ядра с помпоновидными хромосомами, д - стадия ядра с вторичной ретикулярной структурой. Масштабная линейка 5 мкм.

2. Ядрышки в ядрах трофоцитов С. егу1кгосерка1а на стадии с вторичной ретикулярной структурой

Для подтверждения того, что распределение хромосомы 6 в пространстве ядра на стадии с вторичной ретикулярной структурой связано с распределением микроядрышек был проведен анализ ядрышка в ядрах трофоцитов на стадии с вторичной ретикулярной структурой с помощью окрашивания азотнокислым серебром недавленых препаратов ядер трофоцитов С. егуЛгосеркаЬ (ЖЖ-окрашивание). ,А^\03-окрашивание выявляет белки ядрышка, связанные с транскрипционно активной частью ДНК ядрышкоорганизующих районов (Рубцов, 2006).

Было показано, что в ядрах трофоцитов С. егу1Игосерка!а на стадии с вторичной ретикулярной структурой, когда хроматиды равномерно заполняют все пространство ядра, большое количество микроядрышек рассредоточено по всему объему ядра на значительном расстоянии друг от друга. Оптические срезы целого ядра, окрашенного азотнокислым серебром, и электронно-микроскопический анализ ядер трофоцитов С. егу^госерИаШ демонстрируют это распределение (Рисунок 4 а, б). На завершающем этапе политенизации в ядрах трофоцитов С. егу(ИгосерИа1а микроядрышки имеют

различную форму и строение и насчитывают от 1 до 4-х фибриллярных центров (Рисунок 4 в). Это свидетельствует о высоком уровне транскрипционной активности ядра на данной стадии. Известно, что по мере усиления транскрипции рибосомных генов единый фибриллярный центр, находящийся в неактивном ядрышке, распадается на ряд более мелких ФЦ, связанных друг с другом декомпактизованными участками рДНК (Зыбина, 1986; Жарская, 2007). При увеличении в 10000 раз становятся различимы тяжи хроматина ядрышкообразующих районов, с которыми контактируют белковые компоненты микроядрышек (Рисунок 4 в).

В ядрах трофоцитов С. егуМгосерИа/а на стадии с первичной ретикулярной структурой начинается формирование крупного ядрышка, ассоциированного с хромосомой 6 в центральной части ядра. Центральное положение и структура ядрышка сохраняются на стадиях, где хромосома 6 занимает центральное положение, т.е. на стадии политенных хромосом и стадии помпоновидных хромосом. При переходе ядра вновь к ретикулярной структуре, но уже с высоким уровнем политении, процесс перемещения хромосомы 6 на периферию ядра сопровождается распадом крупного ядрышка на микроядрышки. Микроядрышки распределяются в пространстве ядра, сохраняя связь с ядрышкоорганизующими районами хромосомы 6.

Рисунок 4 - Распределение микроядрышек в ядрах трофоцитов С. erythrocephala на стадии с вторичной ретикулярной структурой, а - серия оптических срезов ядра, окрашенного азотнокислым серебром. Микроядрышки (черный) на темно сером фоне (хроматин ядра); б, в -электронно-микроскопический анализ. Хр - хроматин, МЯ - микроядрышки, ФЦ - фибриллярный центр, ПФК - компактный фибриллярный компонент, ГК - гранулярный компартмент. Масштабная линейка 5 мкм в а и б, 1 мкм в в.

3. Пространственная организация ядер клеток слюнных желез С. erythrocephala

С помощью метода 3D флуоресцентной in situ гибридизации (3D FISH) была изучена пространственная организация хромосомы 6 и кластера рибосомных генов в ядрах клеток слюнных желез личинок С. erythrocephala на разных этапах политенизации. В результате было выделено 2 группы ядер,

отличающихся характером распределения материала хромосомы 6 в объеме

хромосома 6 рассредоточена в пространстве ядра

Рисунок 5 - Варианты пространственной организации хромосомы 6 и рДНК в объеме ядер клеток слюнных желез С. егуЛгосерИаЬ. а1, 61 - оптические срезы ядер клеток слюнных желез; а2, 62 - графическая реконструкция оптических срезов половины ядра; аЗ, 63, - графическая реконструкция оптических срезов сигналов ДНК-зондов хромосомы 6 и рибосомных генов в пространстве. Хроматин окрашен БАР! (синий), ДНК-зонд хромосомы 6 (красный), ДНК-зонд генов рРНК (зеленый). Масштабная линейка 5 мкм.

ядра:

1. Хромосома 6 занимает компактное положение в центральной части ядер клеток слюнных желез С. еіуїкгосерігаїа. (Рисунок 5 а);

2. Хромосома 6 рассредоточена в пространстве ядер клеток слюнных желез С. егуЛгосерИаІа (Рисунок 5 б).

хромосома 6 занимает компактное положение в центральной части ядра

В ходе эндоредупликации ядер клеток слюнных желез морфология ядер меняется не столь существенно как в ядрах трофоцитов и проявляется лишь в увеличении объема ядра. Исходя из этого, при анализе зависимости распределения хромосомы 6 в пространстве ядра от степени политенизации в качестве критерия оценки уровня политении был использован такой показатель как размер ядра. Было проанализировано 336 ядер клеток слюнных желез личинок С. егуЖгосерИа1а взятых произвольно из разных районов слюнных желез разных особей. У всех ядер был измерен диаметр, который являлся критерием группировки данных. Каждое ядро оценивалось по характеру распределения хромосомы 6 и рДНК в объеме, т.е. было отнесено к одной из групп вариантов пространственной организации хромосомы 6.

Значения измеренных диаметров ядер совокупности колебались в пределах от 30,6 до 64,6 мкм. С помощью метода группировки данных по

признакам с непрерывной изменчивостью все значения диаметров проанализированных ядер были разделены на 5 классов. Величина классового промежутка составила 6,8 мкм. Средние значения классов составили: 34,0 мкм; 40,8 мкм; 47,6 мкм; 54,4 мкм; 61,2 мкм соответственно. Для каждого классового интервала были посчитаны частоты встречаемости двух групп вариантов пространственной организации хромосомы 6 в объеме ядер клеток слюнных желез С. егуШгосерка1а. Сумма частот встречаемости обеих групп вариантов внутри классового интервала считалась равной 100 %. Планки погрешностей со стандартной ошибкой показывают, что варьирование частот встречаемости является достоверным и не связаны с ошибкой выборки (Рисунок 6).

100

.4.0 -40.8 -Г.б 54.-1 61.2 Грелнпп дпаметр тер. мкм

Рисунок 6 - Частоты ядер с разными вариантами распределения хромосомы 6 в пространстве ядер клеток слюнных желез С. егуЛгосерИакл.

Показано, что в ядрах клеток слюнных желез С. егуМгосерИаЬ наряду с ядрами трофоцитов С. егуЛгосеркаЬ происходят изменения пространственной организации хромосомы 6 в ходе гтолитенизации. Для ядер клеток слюнных желез С. егуЛгосерИаЬ на начальных этапах политенизации наиболее характерен вариант компактного расположения хромосомы 6 в центральной части ядра. С увеличением степени политении частота встречаемости варианта компактного расположения хромосомы 6 в пространстве ядра снижается. А вот частота встречаемости варианта распределения хромосомы 6 по всему объему ядра в ходе политенизации возрастает и на завершающих этапах политенизации ядер клеток слюнных желез С. егуМгосеркаЬ значительно превосходит частоту встречаемости варианта компактного расположения хромосомы 6 в пространстве ядра.

4. Организация ядрышка в пространстве ядер клеток слюнных желез С. егуЛгосерЛа1а

С помощью метода окрашивания азотнокислым серебром недавленых препаратов ядер в сочетании с ЗЭ микроскопией был проведен анализ

организации ядрышка в объеме ядер клеток слюнных желез С. егу^госеркаЬ. В результате было показано, что существует множество вариантов организации и расположения ядрышка в пространстве ядра. Были выявлены варианты ядер с разным количеством ядрышек (от одного до множества микроядрышек), а также с разным расположением ядрышек в пространстве ядра (от компактного в центральной части ядра до распределения микроядрышек по всему объему ядра).

В ядрах клеток слюнных желез С. егу1ИгосерНа1а, как и в ядрах трофоцитов, в ходе политенизации происходит изменение организации ядрышка в объеме ядра. Однако процесс формирования ядрышка и его организации несколько отличается. Показано, что на начальных этапах политенизации, когда материал хромосомы 6 занимает компактную область в центральной части ядра происходит формирование ядрышка, ассоциированного с хромосомой 6 (Рисунок 7 а). Разделение хромосомы 6 на блоки и распределение их в пространстве ядра сопровождается разделением ядрышка на микроядрышки, расположенными ассоциировано с активно транскрибируемыми рибосомными генами на значительном расстоянии друг от друга в пространстве ядра (Рисунок 7 б).

Результаты исследования показали, что в ядрах клеток слюнных желез С. егу&госерИаЬ в ходе политенизации, несмотря на более стабильную структуру ядра, чем в ядрах трофоцитов, так же происходит перераспределение хромосомы 6 в пространстве ядра. Подобная динамика хромосомы 6 вероятно связана с изменением общей экспрессионной активности ядра. Распределяясь по всему объему ядра материал хромосомы 6 активно функционирует. Вокруг активно транскрибируемых ядрышкоорганизующих районов формируются микроядрышки.

Рисунок 7 - Организация ядрышка в пространстве ядер клеток слюнных желез С. егуЛгосерИаЬ с разным уровнем политенизации хромосом. Серии оптических срезов ядер, а - центральное положение ядрышка на начальных этапах политенизации ядер клеток слюнных желез, б - распад ядрышка на микроядрышки в ходе политенизации. Микроядрышки (черный) на темно сером фоне (хроматин ядра). Масштабная линейка 5 мкм.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенного исследования показано, что в ядрах, относящихся к двум типам клеток с разным функциональным значением для организма (трофоциты и клетки слюнных желез С. егу1/ггосерНа1а), в ходе политенизации происходит изменение пространственной организации ядра. Было выявлено, что организация ядрышкообразующей хромосомы 6 и ассоциированного с ней ядрышка в объеме ядра существенно изменяется в ходе политенизации. На начальных этапах политенизации, как в ядрах трофоцитов, так и клеток слюнных желез хромосома 6 расположена в центральной части ядра. На этих стадиях происходит формирование крупного ядрышка, ассоциированного с хромосомой 6 и занимающего центральное положение в ядре. В ходе политенизации происходит изменение организации хромосомы 6 в пространстве ядра. В ядрах трофоцитов на стадии с вторичной ретикулярной структурой, как и высокополитенных ядрах клеток слюнных желез, ядрышкоорганизующие районы хромосомы 6 распределены в пространстве ядра и ассоциированы с микроядрышками. Кроме того, гены рРНК, расположенные в объеме высокополитенных ядер, являются активно экспрессирующимися, так как выявленные с помощью окрашивания азотнокислым серебром микроядрышки являются белковым компонентом ядрышка, связанным с транскрипционно активной рДНК.

Наличие схожих механизмов реорганизации ядер, которые происходят в клетках с совершенно разным функциональным значением, может объясняться особенностями функционирования рибосомных генов и ядрышка в высокополитенных ядрах. Вероятно, описанное явление распределения ядрышкоорганизующей хромосомы и ассоциированного с ним ядрышка в пространстве ядра является характерным для всех политенных ядер.

Однако, наряду с описанными закономерностями в изменении организации хромосомы 6 в ходе политенизации существуют и различия в пространственной организации хромосомы 6 в ядрах трофоцитов и клеток слюнных желез С. егуМгосерИаЬ. В ядрах трофоцитов наблюдается перемещение хромосомы 6 на периферию ядра. В ядрах на стадии с вторичной ретикулярной структурой на периферии ядра расположена часть хромосомы 6, в составе которой находится так же и рибосомные гены. В ходе политенизации ядер клеток слюнных желез подобного перемещения хромосомы 6 на периферию ядра не происходит. В высокополитенных ядрах клеток слюнных желез хромосома 6 распределяется во всем пространстве ядра.

Перемещение хромосомы 6 на периферию ядра трофоцитов может объясняться изменением экспрессионной активности всех хромосом в ядре. Часть генов, не только гены рРНК, расположенные на 6 хромосоме, становятся неактивными, что приводит к перемещению основной массы хромосомы 6 на периферию ядра. В ядрах клеток слюнных желез активность генов хромосомы 6 сохраняется, в результате чего перемещения на периферию не происходит.

Были описаны различия в локализации рибосомных генов на блоках хромосомной территории хромосомы 6 в ядрах трофоцитов и клеток слюнных желез. На начальных этапах политенизации в ядрах обоих органов рибосомные гены располагаются в центральной части блоков хромосомной территории хромосомы 6. В ходе политенизации ядер трофоцитов происходит перемещение рибосомных генов на периферию блоков хромосомной территории. Подобное расположение сохраняется и на завершающих этапах политенизации. В ядрах клеток слюнных желез рибосомные гены на всем протяжении политенизации сохраняют центральное положение блоков хромосомной территории хромосомы 6.

Вероятно, в ядрах трофоцитов в ходе политенизации экспрессия генов рРНК существенно выше, чем в ядрах клеток слюнных желез. В результате активной и, все возрастающей транскрипции рибосомных генов, происходит синтез огромного количества белков ядрышка. Ядрышко увеличивается в размерах, что приводит к смещению ядрышкоорганизующих районов на периферию блоков хромосомной территории хромосомы 6. Однако, в высокополитенных ядрах экспрессия генов рРНК в ядрах трофоцитов ниже, чем в высокополитенных ядрах клеток слюнных желез, что связано с перемещением рДНК в ядрах трофоцитах на периферию ядра.

В целом существуют общие закономерности расположения хромосомных территорий внутри ядра. Расположение хромосомных территорий в активно транскрибируемых клетках динамично, что указывает на возможный механизм генной регуляции через внутриядерное позиционирование отдельных локусов хромосом. Кроме того, ядрышко, как значительный домен ядра, играет важную роль в пространственной организации ядра.

Описанная динамика хромосомной территории

ядрышкоорганизующей хромосомы и ассоциированного с ней ядрышка в пространстве ядра, вероятно, связана с изменением общей экспрессионной активности ядра. Кроме того, вероятно, описанное распределение ядрышкоорганизующих районов и микроядрышек в пространстве высокополитенных ядер является особенностью функционирования ядрышка на завершающих этапах политенизации. Таким образом, изменения транскрипционной активности коррелируют с изменением пространственной организации ядра.

Исходя из полученных результатов по изучению организации ядер трофоцитов и клеток слюнных желез С. егуЛгосерИаШ, можно утверждать, что принцип пространственной организации ядра, когда генетически неактивный хроматин располагается преимущественно на периферии, а активный хроматин - в центральной области ядра, сформулированный для диплоидных интерфазных ядер, сохраняется для политенных ядер разных тканей, имеющих различную организацию хромосом. Следовательно, существуют общие принципы пространственной организации ядер, которые с теми или иными вариациями реализуются в клетках, имеющих различный транскрипционный статус.

выводы

1. в ядрах трофоцитов С. сгу1кгосср!ш1и в ходе политенизации и морфологических преобразований ядра происходит изменение организации хромосомы 6 в пространстве ядра. На ранних этапах политенизации хромосома 6 занимает центральную часть ядра; на поздних этапах часть хромосомы 6 перемещается на периферию, а по всему ядру распределяются ядрышкоорганизующие районы хромосомы 6.

2. В ядрах клеток слюнных желез С. егуМгосерИаЬ происходит изменение пространственной организации ядрышкоорганизующей хромосомы 6 в ходе политенизации. На ранних этапах политенизации хромосома 6 занимает компактную область в центральной части ядра. На поздних этапах политенизации происходит распределение хромосомы 6 на блоки в пространстве ядра.

3. Ядрышкоорганизующей у С. егугкгосерка1а является только 6 хромосома, так как кластер генов рРНК локализован в пределах хромосомной территории хромосомы 6.

4. В ядрах трофоцитов и ядрах клеток слюнных желез С. егугИгосерИаШ распад крупного ядрышка, занимающего центральное положение в ядре, на микроядрышки, распределенные в пространстве ядра, коррелирует с изменением организации ядрышкоорганизующей хромосомы 6 в пространстве ядра.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Kokhanenko A.A., Anan'ina T.V., Stegniy V.N.The changes in chromosome 6 spatial Organization during chromatin polytenization in the Calliphora erythrocephala Mg. (Diptera: Calliphoridae) nurse cells // Protoplasma. - 2012. -DOI 10.1007/s00709-012-0385-7.

2. Коханенко A.A., Ананьина T.B., Стегний B.H. Внутриядерная динамика хромосомы 6 в трофоцитах Calliphora erythrocephala Mg. (Diptera: Calliphoridae) // Генетика. - 2010. - Т. 46. - № 9. - С. 11781180.

3. Ведерников А.Е., Ананьина Т.В., Коханенко A.A., Стегний В.Н. Анализ гомологии половых хромосом представителей семейства Calliphoridae И Генетика. - 2010. - Т. 46, - № 9. - С. 1305-1306.

4. Ананьина Т.В., Коханенко A.A., Ходжанов А.Э., Стегний В.Н. Особенности строения яйцевых трубок яичников Calliphora erythrocephala (Mg.) (Diptera: Calliphoridae) // Вестник Томского государственного университета. - 2007. - № 297. - С. 175-180.

5. Коханенко A.A., Ананьина Т.В., Стегний В.Н. Особенности пространственного расположения хромосом питающих клеток Calliphora erythrocephala Mg. (Diptera: Calliphoridae) II В мире научных открытий. - 2010. - № 5(11). - С. 41-45.

Тираж 130. Заказ 1065. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

634050, г. Томск, пр. Ленина, 40. Тел. 533018

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Коханенко, Алина Андреевна

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Архитектура хромосом в ядре

1.1.1 История развития представлений о расположении хромосом в ядре

1.1.2 Современные представления о ядерной архитектуре. Хромосомные территории и их расположение в пространстве ядра

1.1.3 Территории активных и неактивных генов в ядре

1.1.4 Взаимодействие хромосомных территорий и отдельных генетических локусов

1.1.5 Изменение архитектуры ядра в ходе клеточной дифференцировки

1.1.6 Современные модели пространственной организации ядра

1.2 Ядрышко - динамичная структура ядра 3 О

1.3 Анатомо-физиологическая организация Díptera. Политенизация ядер Díptera

1.3.1 Слюнные железы Díptera

1.3.2 Особенности оогенеза Díptera

1.3.3 Политенизацияядер Díptera

1.4 Пространственная организация хромосом в ядре у представителей Díptera

Глава 2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1 Объект исследования

2.2 Получение хромосомоспецифичной ДНК хромосомы

2.3 Приготовление ДНК-зонда хромосомы 6 С. erythrocephala

2.4 Амплификация кластера рибосомных генов С. erythrocephala

2.5 Получение ДНК-зонда рДНК С. erythrocephala

2.6 Двуцветная 3D флуоресцентная in situ гибридизация (3D FISH) ДНК хромосомы 6 и генов рРНК с политенными хромосомами трофоцитов и клеток слюнных желез С. егу№госерка1а

2.7 Получение недавленных препаратов ядер трофоцитов и клеток слюнных желез С. егуЖгосерка1а, окрашенных азотнокислым серебром

2.8 Приготовление препаратов для изучения ультраструктуры ядер трофоцитов С. егуЖгосерка1а

2.9 Микроскопический анализ

Глава 3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1 Пространственная организация хромосомы 6 в ядрах трофоцитов

С. егуШгосеркаШ

3.2 Ядрышки в ядрах трофоцитов С. егуЛгосеркЫа на стадии с вторичной ретикулярной структурой

3.3 Пространственная организация ядер клеток слюнных желез

С. егу&госерка1а

3.4 Организация ядрышка в пространстве ядер клеток слюнных желез

С. егу^госеркЫа,

Введение Диссертация по биологии, на тему "Изменение пространственной организации хромосомы 6 в ядрах трофоцитов и клеток слюнных желез Calliphora erythrocephala Mg. (Diptera: Calliphoridae) в процессе политенизации"

Актуальность работы

Пространственная Пространственная организация хромосом в ядре является одной из ключевых проблем современной клеточной биологии. Утверждение, что хромосомы занимают в интерфазном ядре определенные хромосомные территории в настоящий момент не подвергается сомнению и экспериментально доказано для клеток большинства животных (Cremer, 2001), растений (Pecinka et al., 2004; Berr et al., 2006), а также одноклеточных эукариот, таких как почкующиеся и делящиеся дрожжи (Bystricky et al., 2005; Molnar, Kleckner, 2008). В основе трехмерной организации интерфазного ядра эукариот лежит дифференциальное позиционирование различных районов хромосом относительно друг друга и ядерной оболочки. Известно, что гены, хромосомные сегменты и геном как целое, трехмерно упорядочены в пространстве ядра, и их специфические ассоциации, очевидно, позволяют регулировать позиции определенных генных продуктов внутри ядра и их транспорт в цитоплазму. Жёсткая пространственная организация и функциональность ядра обеспечиваются наличием двух типов связей -межхромосомных взаимодействий (Куличков, Жимулев, 1976) и хромосомно-мембранных (Стегний, 1979).

Муха Calliphora erythrocephala является интересным объектом с точки зрения изучения пространственной организации хромосом в ядре. У С. erythrocephala политенные хромосомы обнаружены в ядрах клеток слюнных желез (Handa et al., 1981), клетках эпидермиса (Pearson, 1974), трофоцитах (Ribbert, В ier, 1969), трихогенных клетках (Ribbert, 1967), клетках мальпигиевых сосудов (Thomson, Gunson, 1970). Выявляются четкие тканеспецифичные особенности в степени политении и типе организации политенных ядер, что вероятно связано с разным функциональным значением этих тканей. В ядрах клеток слюнных желез С. erythrocephala на всех этапах политенизации выявляются политенные хромосомы. Синапсис хроматид у таких хромосом ослаблен, хромосомы рыхлые. Поперечный рисунок сохраняется только в области наиболее крупных дисков. Организация ядер трофоцитов существенно отличается от стандартных типов организации политенного ядра. В ядрах трофоцитов политенные хромосомы в ходе эндоредупликации претерпевают ряд морфологических изменений (Bier, 1957). На начальных этапах политенизации ядра трофоцитов организованы в первичную ретикулярную структуру, далее в ходе эндоредупликации происходит формирование политенных хромосом, затем, помпоновидных хромосом. Помпоновидные хромосомы декомпактизуются и происходит формирование ядра с ретикулярной структурой, но только с высоким уровнем политении.

Столь существенные различия в характере организации хромосом в ходе политенизации в органах одного организма, вероятно, связаны с функциональной особенностью данных типов клеток и, следовательно, особенностью функционирования генома.

Ранее было показано, что в ядрах трофоцитов С. erythrocephala взаиморасположение хромосом подчиняется определенным закономерностям. Центромерные районы хромосом трофоцитов не объединены в хромоцентр и рассредоточены в пространстве ядра. Хромосома 6 всегда связана тонким тяжом с хромосомой 2. Хромосома 4 располагается рядом с хромосомой 3 и 5, а 5 - с хромосомой 1. Таким образом, зачастую можно обнаружить следующее ассоциированное распределение хромосом: 6 - 2, 4 - 3, 5 - 1 (Стегний и др., 1999). Было показано, что хромосомы 3 и 6 сохраняют локальные хромосомные территории в объеме ядра на протяжении всего процесса политенизации ядер трофоцитов (Ананьина, 2005). Эти результаты по пространственной организации ядер трофоцитов С. erythrocephala были получены на давленых препаратах ядер на стадии с политенными хромосомами. Как известно, ядро трехмерно и поэтому наиболее полное представление о расположении хромосом может быть получено только при изучении трехмерного пространства ядра.

В работах Бойса (Boyes at al., 1975) было показано, что хромосома 6 С. erythrocephala содержит гены рРНК, транскрипция которых сопровождается образованием ядрышка. Однако, до сих пор не было получено данных относительно того, только ли хромосома 6 является ядрышкообразующей.

Ядрышко - эволюционно-консервативный и наиболее крупный структурный домен клеточного ядра, который принято называть «фабрикой рибосом» (Oison et al., 2002; Andersen et al., 2005). За последние годы получены убедительные доказательства того, что большое количество биологических процессов, таких как старение клеток, модификация РНК, контроль клеточного цикла и ответ на стрессирующие факторы регулируется ядрышком (Olson, 2002; Tschochner, 2003; Grummt, 2005; Boisvert, 2007; Mayer, 2005; Sirri, 2008; McKeown, Shaw, 2009). Эти наблюдения позволяют говорить о многофункциональности ядрышка и его основных белков. Кроме того, было показано, что в клетках человека ядрышко и ядерная оболочка являются своеобразным каркасом для организации ядра (Chubb et al. 2002). Не вызывает сомнения, что ядрышко играет важную роль в пространственной организации ядра. Однако, как происходит влияние ядрышка на архитектуру ядра все же остается не известно. Понимание законов организации хромосом в пространстве ядра и роли ядрышка в этом процессе существенно приблизит к разгадке принципов реализации генетического материала в ядре.

В настоящее время успехи молекулярной биологии в сочетании с развивающимися технологиями позволяют изучать организацию хромосом в трехмерном пространстве ядра. Это достигается путем получения серии оптических срезов ядра при помощи специальных микроскопических подходов. Дальнейшая их реконструкция и моделирование объемного изображения позволяют детально анализировать пространственную организацию хромосом в ядре.

Цель работы

Научная новизна

Установлено, что ядрышкоорганизующей хромосомой у С. егу№госерЬа1а является только хромосома 6, так как кластер генов рРНК локализован исключительно в пределах хромосомной территории хромосомы 6. Впервые показано, что в ходе политенизации ядер происходит изменение организации ядрышкоорганизующей хромосомы 6 как в ядрах соматических клеток, так и клеток генеративной системы С. егу^госеркаШ (клетки слюнных желез и трофоциты). Показано, что распад ядрышка, занимающего центральное положение в ядре на начальных этапах политенизации на микроядрышки, распределенные в пространстве ядра в высокополитенных ядрах, коррелирует с изменением организации ядрышкоорганизующей хромосомы 6.

Научно-практическая значимость работы

Результаты проведенного исследования позволяют расширить представления о закономерностях пространственной организации хромосом в ядре эукариотических организмов. Результаты данной работы могут быть использованы в курсах лекций по клеточной биологии для студентов биологических факультетов.

Положения, выносимые на защиту

1. Ядрышкоорганизующей хромосомой у С. егуЖгосерксйа является хромосома 6;

Апробация работы

Харьков, Украина, 2009); на международной конференции по кариосистематике «KARYO V» (Новосибирск, 2010); на международной научной конференции «Молодежь и прогресс в биологии» (International scientific conference «Youth and progress of biology»), (Львов, Украина, 2011); По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, из них 5 статей в журналах перечня ВАК.

Вклад автора

Основные результаты работы были получены автором самостоятельно.

Анализ ультраструктуры ядер трофоцитов С. erythrocephala проводился совместно с Андреем Александровичем Миллер (НПО «Вирион», г. Томск).

Благодарности

Автор работы выражает глубокую благодарность всем сотрудникам лаборатории эволюционной цитогенетики Научно-исследовательского Института биологии и биофизики Томского государственного университета, которые наставляли, помогали и поддерживали.

Также хотелось бы выразить особую благодарность Владимиру Николаевичу Стегнию и Татьяне Викторовне Ананьиной за поддержку, ценные советы, помощь в осмыслении результатов и написании диссертации.

Структура и объем диссертации

Заключение Диссертация по теме "Клеточная биология, цитология, гистология", Коханенко, Алина Андреевна

ВЫВОДЫ

1. В ядрах трофоцитов С. егуМгосерка1а в ходе политенизации и морфологических преобразований ядра происходит изменение организации хромосомы 6 в пространстве ядра. На ранних этапах политенизации хромосома 6 занимает центральную часть ядра; на поздних этапах часть хромосомы 6 перемещается на периферию, а по всему ядру распределяются ядрышкоорганизующие районы хромосомы 6.

2. В ядрах клеток слюнных желез С. егу1кгосерка1а происходит изменение пространственной организации ядрышкоорганизующей хромосомы 6 в ходе политенизации. На ранних этапах политенизации хромосома 6 занимает компактную область в центральной части ядра. На поздних этапах политенизации происходит распределение хромосомы б на блоки в пространстве ядра.

3. Ядрышкоорганизующей у С. егуЛгосерка1а является только 6 хромосома, так как кластер генов рРНК локализован в пределах хромосомной территории хромосомы 6.

4. В ядрах трофоцитов и ядрах клеток слюнных желез С. егу1кгосерка1а распад крупного ядрышка, занимающего центральное положение в ядре, на микроядрышки, распределенные в пространстве ядра, коррелирует с изменением организации ядрышкоорганизующей хромосомы 6 в пространстве ядра.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенного исследования показано, что в ядрах, относящихся к двум типам клеток с разным функциональным значением для организма (трофоциты и клетки слюнных желез С. егуМюсеркЫа) в ходе политенизации происходит изменение пространственной организации ядра. Было выявлено, что организация ядрышкообразующей хромосомы 6 и ассоциированного с ней ядрышка в объеме ядра существенно изменяется в ходе политенизации. На начальных этапах политенизации, как в ядрах трофоцитов, так и клеток слюнных желез хромосома 6 расположена в центральной части ядра. На этих стадиях происходит формирование крупного ядрышка, ассоциированного с хромосомой 6 и занимающего центральное положение в ядре. В ходе политенизации происходит изменение организации хромосомы 6 в пространстве ядра. В ядрах трофоцитов на стадии с вторичной ретикулярной структурой, как и высокополитенных ядрах клеток слюнных желез, ядрышкоорганизующие районы хромосомы 6 распределены в пространстве ядра и ассоциированы с микроядрышками. Кроме того, гены рРНК, расположенные в объеме высокополитенных ядер, являются активно экспрессирующимися, так как выявленные с помощью окрашивания азотнокислым серебром микроядрышки являются белковым компонентом ядрышка, связанным с транскрипционно активной рДНК.

Однако, наряду с описанными закономерностями в изменении организации хромосомы 6 в ходе политенизации существуют и различия в пространственной организации хромосомы 6 в ядрах трофоцитов и клеток слюнных желез С. егуШгосерка1а. В ядрах трофоцитов наблюдается перемещение хромосомы 6 на периферию ядра. В ядрах на стадии с вторичной ретикулярной структурой на периферии ядра расположена часть хромосомы 6, в составе которой находится так же и рибосомные гены. В ходе политенизации ядер клеток слюнных желез подобного перемещения хромосомы 6 на периферию ядра не происходит. В высокополитенных ядрах клеток слюнных желез хромосома 6 распределяется во всем пространстве ядра.

Перемещение хромосомы 6 на периферию ядра трофоцитов может объясняться изменением экспрессионной активности всех хромосом в ядре. Часть генов, не только гены рРНК, расположенные на 6 хромосоме становятся неактивными, что приводит к перемещению основной массы хромосомы 6 на периферию ядра. В ядрах клеток слюнных желез активность генов хромосомы 6 сохраняется, в результате чего перемещения на периферию не происходит.

Описанная динамика хромосомной территории ядрышкоорганизующей хромосомы и ассоциированного с ней ядрышка в пространстве ядра, вероятно, связана с изменением общей экспрессионной активности ядра. Кроме того, вероятно, описанное распределение ядрышкоорганизующих районов и микроядрышек в пространстве высокополитенных ядер является особенностью функционирования ядрышка на завершающих этапах политенизации. Таким образом, изменения транскрипционной активности коррелируют с изменением пространственной организации ядра.

Исходя из полученных результатов по изучению организации ядер трофоцитов и клеток слюнных желез С. erythrocephala, можно утверждать, что принцип пространственной организации ядра, когда генетически неактивный хроматин располагается преимущественно на периферии, а активный хроматин - в центральной области ядра, сформулированный для диплоидных интерфазных ядер, сохраняется для политенных ядер разных тканей, имеющих различную организацию хромосом. Следовательно, существуют общие принципы пространственной организации ядер, которые с теми или иными вариациями, реализуются в клетках, имеющих различный транскрипционный статус.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Коханенко, Алина Андреевна, Томск

1. Коханенко A.A., Ананьина T.B., Стегний В.H. Внутриядерная динамика хромосомы 6 в трофоцитах Calliphora erythrocephala Mg. (Diptera: Calliphoridae) II Генетика. 2010. - T. 46. - № 9. - С. 1178-1180.

2. Ведерников А.Е., Ананьина Т.В., Коханенко A.A., Стегний В.Н. Анализ гомологии половых хромосом представителей семейства Calliphoridae II Генетика. 2010. - Т. 46, - № 9. - С. 1305-1306.

3. Ананьина Т.В., Коханенко A.A., Ходжанов А.Э., Стегний В.Н. Особенности строения яйцевых трубок яичников Calliphora erythrocephala (Mg.) (Diptera: Calliphoridae) II Вестник Томского государственного университета. 2007. - № 297. - С. 175-180.

4. Коханенко A.A., Ананьина Т.В., Стегний В.Н. Особенности пространственного расположения хромосом питающих клеток Calliphora erythrocephala Mg. (Diptera: Calliphoridae) II В мире научных открытий. -2010.-№5(11).-С. 41-45.1. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

5. Айзенштадт Т.Б. Цитология оогенеза. М.: Наука, 1984. 247с.

6. Беннетт М.Д. Нуклеотипическая основа пространственной упорядоченности хромосом эукориот и ее значение для эволюции генома и фенотипической изменчивости. В кн.: Эволюция генома. М.:Мир. 1986. -С.234-255.

7. Бойкова Т.В. и др. M/SAR-элементы bithorax комплекса Drosophila melanogaster / Т.В. Бойкова, В. Орландо, Р. Лупо и др. // Генетика.- 2005. -Т.41, №Ц.- С. 1467-1479.

8. Бродский В .Я., Урываева И.В. Клеточная полиплоидия. Пролиферация и дифференцировка. М.: Наука. 1981. 259с.

9. Вассерлауф И.Э и др. Организация и дифференциальная окраска хромосом эндомитотических ядер трофоцитов Calliphora erythrocephala (Díptera: Calliphoridae)/ Вассерлауф И.Э., Ананьина Т.В., Унгер М.Ф. и др. // Генетика. 2003. - № 9.

10. Виноградова Е.Б. Мясная муха (Calliphora vicina) модельный объект экологических и физиологических исследований // Л.: Наука. - 1984. -272 с.

11. Гвоздев В.А. Пространственное расположение хромосом в клеточном ядре определяет активность генов // Соросовскийобразовательный журнал. 2001. Т. 2. № 2. С. 4-10.

12. Голикова М.Н. Политенные хромосомы в развивающемся макронуклеусе инфузорий // Цитология. 1964. - Т. 6, № 2. - С250-253.

13. Грузова М.Н. Ядро в оогенезе // В кн.: Современные проблемы оогенеза. Наука. М. 1977. - С. 51-98.

14. Жарская О.О., Зацепина О.В. Динамика и механизмы реорганизации ядрышка в митозе // Цитология. 2007. - Т. 49. - №. 5. - С. 355-369.

15. Жимулев И.Ф. Политенные хромосомы : морфология и структура. Новосибирск : Наука. Сиб. отд-ние, 1992

16. Зыбина Е.В. Цитология трофобласта. JL: Наука. 1986. - 192 с.

17. Карупу В.Я. Электронная микроскопия Киев: «Вища школа», 1984.-208 с.

18. Кикнадзе И.И. Политенные хромосомы как модель интерфазной хромосомы//Цитология. -1971.-Т. 13, №6.-С. 716-733.

19. Колесников H.H., Кокоза В.А. Строение слюнной железы Drosophila melanogaster и ее дифференцировка в онтогенезе // Организация и экспрессия генов тканеспецифической функции у Díptera. Новосибирск : Наука. Сиб. отд-ние, 1985. - С.30-36.

20. Куличков В.А., Жимулев И.Ф. Анализ пространственной организации генома Drosophila melanogaster на основе данных по эктопической конъюгации политенных хромосом // Генетика. 1976. - Т. 12, №5.-С. 81-89

21. Лакин Г.Ф. Биометрия. Москва: Высшая школа, 1990

22. Мурашева М.И., Ченцов Ю.С. Белки ядерного мат-рикса с молекулярными массами 38 и 50кДа, транспортируемые хромосомами в митозе //Цитология. 2010. - Т. 52. - № 9. - С. 760-769.

23. Наумова Н.М., Оленкина О.М., Гвоздев В.А. Инактивация репортерных генов клонированными гетерохроматированными повторами Drosophila melanogaster сопровождается компактизацией хроматина //

24. Генетика. 2003. Т.39. №5. С.682-686.

25. Подгорная О.И. Роль некодирующей ДНК в трехмерной организации хроматина // Цитология. 2003. - Т. 45, №3 - С. 899.

26. Разин C.B. Пространственная организация эукариотического генома и работа эпигенетических механизмов // Генетика. 2006. — Т.42, №12. - С.1605-1614.

27. Рубцов Н. Б., Алексеенко А. А., Беляева Е. С. и др. Микроклонирование и характеристика ДНК из районов прицентромерного гетерохроматина политенных хромосом Drosophila melanogaster II Генетика. 1999. T. 35. №1. С. 55-61.

28. Рубцов Н.Б. Методы работы с хромосомами млекопитающих: Учеб. пособие / Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 2006.152 е.,63 ил.

29. Серов О.Л. Генный и хромосомный уровни контроля развития // Вестник ВОГиС. 2003. №24-25. С.2-8.

30. Стегний В.Н. Реорганизация структуры интерфазных ядер в онто-и филогенезе малярийных комаров // Докл. АН СССР. 1979. Т. 249. № 5. С. 1231.

31. Стегний В.Н., Вассерлауф Н.Э. Особенности взаимного расположения политенных хромосом в генеративной ткани у Drosophila melanogaster II Генетика. 1991а. Т.27. N7. С.1163-1168.

32. Стегний В.Н., Вассерлауф Н.Э. Межвидовые отличия коориентации первично политенных хромосом трофоцитов у Drosophila melanogaster, D.simulans и D.mauritiana Н Генетика. 19916. Т.27. N7. С.1196-1173.

33. Стегний В.Н. Архитектоника генома, системные мутации иэволюция. Н.: Изд-во Н-ого ун-та . 1993. с.110.

34. Стегний В.Н., Вассерлауф И.Э., Ананьина Т.В. Взаиморасположение первичных политенных хромосом яичников у 12 видов группы "virilis" рода Drosophila (Sophophora) // Генетика. 1996. Т.32. N6. С.750-754.

35. Уикли Б. Электронная микроскопия для начинающих / Под ред. Ю.В. Полякова. -М: «Мир», 1975. 326 с.

36. Челидзе П.В., Зацепина О.В. Морфофункциональная классификация ядрышек // Успехи соврем, биол. 1989. - Т. 105 (2). - С. 252—268.

37. Ченцов Ю.С. Введение в клеточную биологию. Москва: Академкнига, 2005.

38. Щапова А.И. О структуре кариотипа и порядке расположения хромосом в интерфазном ядре // Цитология. 1971. - Т.13. - № 9. - С. 11571163.

39. Akhtar A, Gasser SM. The nuclear envelope and transcriptional control // Nat Rev Genet. 2007. - Vol. 8. - P. 507-517.

40. Alberts B. et al. Molecular biology of the cell / B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, P. Walter.// Garland Science : New York. -2008.

41. Alexandrova O. et al. Replication labeling patterns and chromosometerritories typical of mammalian nuclei are conserved in the early metazoan Hydra / O. Alexandrova, I. Solovei, T. Cremer, C.N. David // Chromosoma. 2003. - № 112.

42. Ammermann D. Risenchromosomen in der Macronucleusanlage des Ciliaten Stylonchia species // Naturwissenschafiten. 1964. - Bd. - 51. - S. 249

43. Andersen J.S. et al. Nucleolar proteome dynamics / J.S. Andersen, Y.W. Lam, A.K. Leung, S.E. Ong, C.E. Lyon, A.I. Lamond, M. Mann // Nature. -2005.-Vol. 433. P. 77—83.

44. Andrulis E.D. et al. Perinuclear localization of chromatin facilitates transcriptional silensing / E.D. Andrulis, A.M. Neiman, D.C. Zappula, R. Sternglanz //Nature. 1998. V.394. - P.592-595.

45. Ashburner M. Function and structure of polytene chromosomes during insect development/ M. Ashburner, J.W.L. Beament, J.E. Treherne, V.B. Wigglesworth // Advances in insect physiology. L. N.Y. - 1970. - Vol. 7. - P. 195.

46. Babu D.A. et al. Pdxl and b2/NeuroDl participate in a transcriptional complex that mediates short-range DNA looping at the insulin gene / D.A. Babu, S.K. Chakrabarti, J.C. Garmey, R.G. Mirmira // J Biol Chem. 2008. - Vol. 283. -P.8164-8172.

47. Balbiani E.G. Sur la structure du noyau des cellules salivares chez les larves de Chironomus // Zool. Anz. 1881. - Vol. 4. P. 637-641, 662-666

48. Barr M.L., Bertram E.G. A morphological distinction between neurons of the male and female, and the behavior of the nucleolar satellite during accelerated nucleoprotein synthesis // Nature . — 1949. Vol. 163. P. 676-677.

49. Bartkuhn M., Renkawitz R. Long range chromatin interactionsinvolved in gene regulation // Biochim Biophys Acta. 2008. - Vol. 1783. P. 2161-2166.

50. Beermann W., Clever U. Chromosome puffs // Sei. Amer. 1964. -Vol. 210.-P. 50-58.

51. Belmont A.S., Bruce K. Visualization of Gl chromosomes: A folded, twisted, supercoiled chromonema model of interphase chromatid structure // J Cell Biol. 1994. - Vol. 127. -P. 287-302.

52. Bennett M.D. Genotypic control of centromere position of parental genomes in Hordeum Secale hybrid metaphases // J. Cell Sei. 1987. - V8. -P.291-304.

53. Berendes H.D., Ashburner M. The salivary glands // The genetics and biology of Drosophila / M. Ashburner, T.R.F. Wright // London; New York; San Francisko: Acad. Press, 1978. - Vol. 2b. - P. 453-492.

54. Berezney R., Mortillaro M.J., Ma H. et al. The nuclear matrix: a structural milieu for genomic function // Int. Rev. Cytol. 1995. - V. 162A. - P. 165.

55. Berezney R. et al. Spatio-temporal dynamics of genomic organization and function in the mammalian cell nucleus / R. Berezney, K.S. Malyavantham, A. Pliss, S. Bhattacharya, R. Acharya // Adv Enzyme Regul. 2005. - Vol. 45. - P. 17-26.

56. Bier K. Endomitose und politanie in den Nahrzellenkernen von Calliphora erythrocephala Meigen // Chromosoma. 1957. - Vol. 8. - P. 493-522.

57. Bier K. Der Karyotyp von Calliphora erythrocephala Meigen unter besonderer berucksichtigung der Nahrzellkernchromosomen im debundelten und gepaarten zustand // Chromosoma. 1960. Vol. 11. - P. 335-364.

58. Bodenstein D. The postembryonic development of Drosophila //

59. Biology of Drosophila / Ed. M. Demerec. N.Y.: John Wiley and Sons, Inc. 1950. -Ch. IV.-P. 275-367.

60. Boisvert F.M. et al. The multifunctional nucleolus / F.M. Boisvert, S. van Koningsbruggen, J. Navascues, A.I. Lamond // Nat Rev Mol Cell Biol. 2007. -Vol. 8. P. 574-585.

61. Borden J., Manuelidis L. Movement of the X chromosome in epilepsy // Science. 1988. - Vol. 242. P. 1687-1691.

62. Bornfleth H. et al. Quantitative motion analysis of subchromosomal foci in living cells using four-dimensional microscopy/ H. Bornfleth, P. Edelmann, D. Zink, T. Cremer, C. Cremer // Biophys J. 1999. - Vol. 77. P. 2871-2886.

63. Boveri J. Die Blastomerenkerne von Ascaris megalocephala und die Iheorie der Chromosomenindividualität // Arch. Zellforsch. 1909. - V.3. - P. 181268.

64. Boyes J.W. et al. Cytotaxonomy of Calliphoridae (Diptera) / J.W. Boyes, G.E. Shewell // Genetica. 1975. - V. 45. - P. 435-488.

65. Boyle S. et al. The spatial organization of human chromosomes within the nuclei of normal and emerin-mutant cells / S. Boyle, S. Gilchrist, J.M. Bridger et al. // Hum. Mol. Genet. 2001. - V. 10. - P. 211-219.

66. Branco M.R. et al. Intermingling of chromosome territories in interphase suggests role in translocations and transcription-dependent associations / M.R. Branco, A. Pombo // PLoS Biol. 2006. - V.4. - P. 138

67. Bridger J.M. et al. Nuclear RNAs confined to a reticular compartment between chromosome territories / J.M. Bridger, C. Kalla, H. Wodrich, S. Weitz, J.A. King, K. Khazaie, H.G. Krausslich, P. Lichter// Exp Cell Res. 2005. - Vol. 302. P. 180-193.

68. Callow R.S. Comments on Bennett's model of somatic chromosome disposition//Heredity. 1985. - V.54. - P.171-177.

69. Cavalli G. Chromosome kissing // Curr Opin Genet Dev. 2007. Vol. 17. P. 443-450.

70. Chambeyron S. et al. Nuclear re-organisation of the Hoxb complex during mouse embryonic development / S. Chambeyron, N.R. Da Silva, K.A. Lawson, W.A. Bickmore //. Development. 2005. - Vol. 132. - P. 2215-2223.

71. Chattopadhyay S., Pavithra L. MARs andMARBPs: key modulators ofgene regulation anddisease manifestation //Subcell. Biochem. 2007. - V. 41. -P. 213-230.

72. Chubb J.R., Boyle S., Perry P., Bickmore W.A. Chromatin motion is constrained by association with nuclear compartments in human cells // Curr Biol. -2002.-Vol. 12.-P. 439-445.

73. Chubb J.R., Bickmore W.A. Considering nuclear compartmentalization in the light of nuclear dynamics // Cell. 2003. - Vol. 112.-P. 403-406

74. Clemson C.M. et al. The X chromosome is organized into a gene-rich outer rim and an internal core containing silenced nongenic sequences/ C.M.

75. Clemson, L.L. Hall, M. Byron, J. McNeil, J.B. Lawrence // Proc Natl Acad Sei. -2006.-Vol. 103.-P. 7688-7693.

76. Coates D.J., Smith D. The spatial distribution of chromosomes in metaphase neuroblast cells from subspecific Fl hybrids of the grasshopper Caledia captiva // Chromosoma. 1984. V.90. - P.338-348.

77. Comings D.E. The rationale for an ordered arrangement of chromatin in the interphase nucleus // The Amer. J. Human. Genet. 1968. - V. 20.- №5. -P. 440.

78. Cremer C. et al. Preparative dual-beam sorting of the human Y chromosome and in situ hybridization of cloned DNA probes / C. Cremer , G. Rappold, J.W. Gray, C.R. Muller, H.H. Ropers // Cytometry. 1984. - Vol. - 5. -P. 572-579.

79. Cremer T., Cremer M. Chromosome territories // Cold Spring Harbor Laboratory Press. 2010. - doi:10.1101/cshperspect.a003889

80. Croft J.A. et al. Differences in the localization and morphology of chromosomes in the human nucleus / J.A. Croft, J.M. Bridger, S. Boyle et al. // J. Cell Biol. 1999. - V.145, №6. - P. 1119-1131.

81. Dehghani H., Dellaire G., Bazett-Jones D.P. Organization of chromatin in the interphase mammalian cell // Micron. 2005. - 36. - P. 95-108.

82. Dekker J. et al. Capturing chromosome conformation / J. Dekker, K. Rippe, M. Dekker, N. Kleckner// Science. 2002. - Vol. 295. P. 1306-1311.

83. Dekker J. Gene regulation in the third dimension // Science. 2008. -Vol. 319.-P. 1793-1794.

84. Deniaud E., Bickmore W.A. Transcription and the nuclear periphery: Edge of darkness / Curr Opin Genet Dev. 2009. - Vol. 19. - P. 187-191.

85. Drygin D. et al. Anticancer Activity of CX-3543: A Direct Inhibitor of rRNA Biogenesis / D. Drygin, A. Siddiqui-Jain, S. O'Brien, M. Schwaebe, A. Lin // Cancer Research. 2009. - Vol. 69. P. 7653-7661.

86. Edelmann P. et al. Morphology and dynamics of chromosome territories in living cells / P. Edelmann, H. Bornfleth, D. Zink, T. Cremer, C. Cremer // Biochim Biophys Acta. 2001. - Vol. 1551. - P. 29-39.

87. Erazo A., Yee M.B., BanfieldB.W., Kinchington P.R. The alphaherpesvirus US3/ORF66 protein kinases direct phosphorylation of the nuclear matrix protein matrin 3 //J. Virol. 2011. - V. 85. - N 1. - P. 568-581.

88. Erbrich P. Uber Endopolyploidie und Kernstrukturen in Endospermhaustorien // Osterr. bot. Z. 1965. - Bd. 112. - S. 114-124.

89. Fakan S., van Driel R. The perichromatin region: A functional compartment in the nucleus that determines large-scale chromatin folding // Semin Cell Dev Biol. 2007. - Vol. 18. P. 676-681.

90. Fawcett J.J. et al. Large-scale chromosome sorting / J.J. Fawcett, J.L. Longmire, J.C. Martin, L.L. Deaven, L.S. Cram // Methods Cell Biol. 1994. -Vol. 42. P. 319-330.

91. Federico C. et al. The pig genome: compositional analysis and identification of the gene-richest regions in chromosomes and nuclei / C. Federico, S. Saccone, L. Andreozzi, S. Motta, V. Russo, N. Carels, G. Bernardi // Gene. -2004. Vol. 343. P. 245-251.

92. Fedorova E., Zink D. Nuclear architecture and gene regulation // Biochim Biophys Acta. 2008. - Vol. 1783. - P. 2174-2184.

93. Fedorova E., Zink D. Nuclear genome organization:common themes and individual patterns // Curr Opin Genet Dev. 2009. - Vol. 19. P. 166-171.

94. Finch R.A., Smith J.B., Bennett M.D. Hordeum and secale mitotic genomes lie apart in a hybrid // J. Cell Sci. 1981.

95. Finlan L.E. et al. Recruitment to the nuclear periphery can alter expression of genes in human cells / L.E. Finlan, D. Sproul, I. Thomson, S. Boyle, E. Kerr, P. Perry, B. Ylstra, J.R. Chubb, W.A. Bickmore // PLoS Genet. 2008. -Vol. 4. - el000039.

96. Fraenkel G.A. Function of the salivary glands of the larvae of Drosophila and other flies // Biol. Bull. (Woods Hole). 1952. - Vol. 103. - P. 285-286.

97. Fraenkel G., Brookes V.J. The process by which the puparia of many species of flies become attached to a substrate // Biol. Bull. (Woods Hole). 1953. -Vol. 105.-P. 442-449.

98. Fraser P., Bickmore W. Nuclear organization of the genome and the potential for gene regulation // Nature. 2007. - Vol. 447. - P. 413-417.

99. Gasser S.M. Visualizing chromatin dynamics in interphase nuclei // Science. 2002. - Vol. 296. - P. 1412-1416.

100. Gilbert N. et al. Chromatin architecture of the human genome: generich domains are enriched in open chromatin fibers / N. Gilbert, S. Boyle, H.

101. Fiegler, K. Woodfine, N.P. Carter, W.A. Bickmore // Cell. 2004. - Vol. 118. P. 555-566.

102. Gray J.W. et al. High-speed chromosome sorting/ J.W. Gray, P.N. Dean, J.C. Fuscoe, D.C. Peters, B.J. Trask, G.J. van den Engh, M.A. Van Dilla // Science. 1987. - Vol. - 238. P. 323-329.

103. Gregg T.C. et al. Insectivory and social digestion in Drosophila / Gregg T.C., McCrate A., Reveal G., Hall S., Rypstra A.L. // Biochem. Genet. -1990. Vol. 28. - P. 197-207.

104. Grunstein M. Yeast heterochromatin: regulation of its assembly and inheritance by histones // Cell. 1998. V.93. P.325-328.

105. Guarda A. et al. Interaction between the inner nuclear membrane lamin B receptor and the heterochromatic methyl binding protein, MeCP2 / A. Guarda, F. Bolognese, I. M. Bonopace et al. // Exp. Cell Res. 2009. - V.315, №11.-P. 1895-1903.

106. Guelen L., Pagie L., Brasset E. et.al. Domain organization of human chromosomes revealed by mapping of nuclear lamina interactions // Nature. -2008. V. 453. - N 7197. - P. 948-951.

107. Guillot P. V., Martin S., Pombo A. The organization of transcription in the nucleus of mammalian cells // In: Vision of the cell nucleus. California: Amer. Sci. Publ. 2005. - P. 95—105

108. Habermann F.A. et al. Arrangements of macro- and microchromosomes in chicken cells / F.A. Habermann, M. Cremer, J. Walter, G.

109. Kreth, J. von Hase, K. Bauer, J. Wienberg, C. Cremer, T. Cremer, I. Solovei // Chromosome Res. 2001. - № 9.

110. Hancock R. A role for macromolecular crowding effects in the assembly and function of compartments in the nucleus // J Struct Biol. 2004. -Vol. 146.-P. 281-290.

111. Handa S.M. et al. Mapping of the salivary glands chromosomes of Chrysomia megacephala (Calliphoridae: Diptera) // Cytologia. 1981. - Vol. 46. -P. 161-167

112. Hasitschka-Jenschke G. Die Entwicklung der Samenanlage von Allium ursinum mit besonderer Berücksichtigung der endopolyploiden Kerne in Synergiden und Antipoden // Osterr. bot. Z. 1957. - Bd. 104. - S. 1-24.

113. Hasitschka-Jenschke G. Das Langenverhaltnis der eu und heterochromatischen Abschnitte riesenchromosomenartiger Bildungen vergleichen mit dem Prophasehromosomen bei Bryonia dioica // Chromosoma. - 1961. - Vol. 12. -P. 466-483.

114. Hepperger C. et al. Three-dimensional positioning of genes in mouse cell nuclei / C. Hepperger, A. Mannes, J. Merz, J. Peters, S. Dietzel // Chromosoma .-2008.-Vol. 117-P. 535-551.

115. Hilliker A.J. Assaying chromosome arrangment in embryonic interphase nuclei of Drosophila melanogaster by radiation-induced interchanges // Genet.Res. 1985. - Vol. 90. -P. 340-351

116. Hutchison C.J. Lamins: buildingblocks or regulators ofgene expression? // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2002. - V. 3. - N 11. - P. 848-858.

117. Jackson D.A., Pombo A. Replicon clusters are stable units of chromosome structure: evidence that nuclear organization contributes to the efficient activation and propagation of S phase in human cells / J Cell Biol. 1998. -Vol. 140. P. 1285-1295.

118. Khalil A. et al. Chromosome territories have a highly nonspherical morphology and nonrandom positioning / A. Khalil, J.L. Grant, L.B. Caddie, E. Atzema, K.D. Mills, A. Arneodo // Chromosome Res. 2007. - Vol. 15. P. 899

119. Kind J., van Steensel B. Genome-nuclear lamina interactions andgene regulation // Curr. Opin. Cell Biol. 2010. - V. 22. - N 3. - P. 320-325.

120. King R.C. The cell cycle and cell differentiation in the Drosophila ovary // Results and problems in cell differentiation. 1975. - P. 85-109.

121. Kioussis D. Gene regulation: Kissing chromosomes // Nature. 2005. -Vol. 435. P. 579-580.

122. Kourmouli N. et al. Binding of heterochromatin protein 1 to the nuclear envelope is regulated bu soluble form of tubulin / N. Kourmouli, G. Dialynas, C. Petraki et al. // J. Biol. Chem. 2001. - V.276, №16. - P. 1300713014.

123. Kumaran R.I., Spector D.L. A genetic locus targeted to the nuclear periphery in living cells maintains its transcriptional competence // J Cell Biol. -2008.-Vol. 180. P. 51-65.

124. Lamond A.I., Spector D.L. Nuclear speckles: a model for nuclear organelles // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2003. - V. 4. - P. 605-612.

125. Lanctot C. et al. Dynamic genome architecture in the nuclear space: regulation of gene expression in three dimensions / C. Lanctot, T. Cheutin, M.

126. Cremer, G. Cavalli, T. Cremer // Nat Rev Genet. 2007. - Vol. 8. - P. 104-115

127. Ling J.Q. et al. CTCF mediates interchromosomal colocalization between Igf2/H19 and Wsbl/Nfl / J.Q. Ling, T. Li, J.F. Hu, T.H. Vu, H.L. Chen, X.W. Qiu, A.M. Cherry, A.R. Hoffman // Science. 2006. - Vol. 312. - P. 269272.

128. Maeshima K. et al. Chromatin structure: does the 30-nm fibre exist in vivo / K. Maeshima, S. Hihara, M. Eltsov // Curr. Opin. Cell Biol. 2010. - Vol. 22.-P. 291-297.

129. Mahy N.L. et al. Spatial organization of active and inactive genes and noncoding DNA within chromosome territories / N.L. Mahy, P.E. Perry, S. Gilchrist, R.A. Baldock, W.A. Bickmore // J Cell Biol. 2002. - Vol. 157. P. 579589.

130. Marshall W.F. Gene expression and nuclear architecture during development and differentiation // Mechanisms of Development. 2003. - V. 120. -P. 1217-1230.

131. Martou G., De Boni U. Nuclear topology of murine, cerebellar Purkinje neurons: changes as a function of development // Exp Cell Res. 2000. -Vol. 256. P. 131-139.

132. Matarazzo M.R. Chromosome territory reorganization in a human disease with altered DNA methylation // PNAS. 2007. - V. 104. - № 42 - P. 16546-16551.

133. Mayer C., Grummt I. Cellular stress and nucleolar function // Cell Cycle. 2005. - Vol. 4. - P. 1036-1038.

134. Mayer R. et al. Common themes and cell type specific variations of higher order chromatin arrangements in the mouse / R. Mayer, A. Brero, J. von Hase, T. Schroeder, T. Cremer, S. Dietzel // BMC Cell Biol. 2005. - Vol. 6. - P.

135. Mayr C. et al. Comparative analysis of the functional genome architecture of animal and plant cell nuclei / C. Mayr, Z. Jasencakova, A. Meister, I. Schubert, D. Zink // Chromosome Res. 2003. - № 11.

136. McKeown P.C., Shaw P.J. Chromatin: linking structure and function in the nucleolus // Chromosoma. 2009. - Vol. 118. P. 11-23.

137. Mitchell H.K., Tracy U.W., Lipps L.S. The prepupal salivary glands of Drosophila melanogaster//Biochem. Genet. 1977. - Vol. 15. -P. 563-573.

138. Molnar M., Kleckner N. Examination of interchromosomal interactions in vegetatively growing diploid Schizosaccharomyces pombe cells by Cre/loxP site-specific recombination // Genetics. 2008. - Vol. 178. P. 99-112.

139. Moorefield H.H., Fraenkel G. The character and ultimate fate of the larval salivary secretion of Phormia regina Meig. (Diptera: Calliphoridae) // Biol. Bull.-1954.-Vol. 106.-P. 178-184.

140. Mora L. et al. Chromosome territory positioning of conserved homologous chromosomes in different primate species / L. Mora I. Sanchez, M. Garcia et al. // Chromosoma. 2006. - V.l 15. - P. 367-375.

141. Mosgoeller W. Nucleolar ultrastructure in vertebrate // In:The nucleolus. New York: Kluwer Academic/Plenium Publishers. 2004. - P. 10—20.

142. Nazar R.N. Ribosomal RNA processing and ribosome biogenesis in eukaryotes // IUBMB Life. 2004. - Vol. 56. - P. 457^65.

143. Nemeth A. et al. Initial genomics of the human nucleolus / A. Nemeth, , A. Conesa, J. Santoyo-Lopez, I. Medina, D. Montaner, B. Peterfla, I. Solovei, T. Cremer, J. Dopazo, G. Langst // Plos Genet. 2010. - Vol. 6. - el 000889.

144. Neusser M. et al. Evolutionarily conserved, cell type and species-specific higher order chromatin arrangements in interphase nuclei of primates / Neusser M., Schubel V., Koch A., Cremer T., Müller S. // Chromosoma. 2007. № 116.-P. 307-320.

145. Nickerson J. Experimental observations ofa nuclear matrix // J. Cell Sei. 2001.-V. 114.-P. 463^74.

146. Olson M.O., Hingorani K., Szebeni A. Conventional and nonconventional roles of the nucleolus // Int. Rev. Cytol. 2002. - Vol. 219. - P. 199—266.

147. Pearson M.J. The abdominal epidermis of Calliphora erythrocephala (Diptera).I. Polyteny and growth in the larval cells // J. Cell. Sei. 1974. - Vol.16. -P. 113-131.

148. Pederson T. The spatial organization of the genome in mammalian cells // Curr. Opin. Genet. Devel. 2004. - № 14.

149. Postberg J. et al. Exploiting nuclear duality of ciliates to analyze topological requirements for DNA replication and transcription / J. Postberg, O. Alexandrova, T. Cremer, H.J. Lipps // J. Cell Sei. 2005.

150. Prabhoo N.R. A note on giant chromosomes in the salivary glands of Womersleya sp. (Collembola, Insecta) // Bull. Entomol., Madras. -1961. Vol. 2. -P. 21-22

151. Rabl C. Über Zelllheilung // Morphologisches Jahrbuch. 1885. -P.214-330.

152. Rambousek F.J. Cytologick pomery slinnych zlaz u lerev Chironomus plumosus L. // Vestnik Kral. Ces. Spol. Nauk. Trida II. 1912. - P. 1-25

153. Reddy K.L. et al. Transcriptional repression mediated by repositioning of genes to the nuclear lamina / K.L. Reddy, J.M. Zullo, E. Bertolino, H. Singh // Nature . 2008. Vol. 452. - P. 243-247.

154. Ribbert D., Bier K. Multiple nucleoli and enhanced nucleolar activity in the nurse cells of the insect ovary // Chromosoma. 1969. - Vol. 27. - P. 178197.

155. Ribbert D. Chromosomes and puffing in experimentally induced polytene chromosomes of Calliphora erythrocephala // Chromosoma (Berl.). 1979. V.74. - P.269-298.

156. Richards G., Hoffman J.A. Introduction to the insect neuroendocrine system // Handbook of natural Pesticides. Vol. Ill Insect Growth regulators / G. Richards, J.A. Hoffman, E.D. Morgan, N.B. Mandava // Boca Ration: CRC press, 1986.-PtA.-P. 1-14.

157. Saccone S. et al. Localization of the generichest and the gene-poorest isochores in the interphase nuclei of mammals and birds / S. Saccone, C. Federico, G. Bernardi // Gene. 2002. - Vol. 300. - P. 169-178.

158. Schneider R., Grosschedl R. 2007. Dynamics and interplay of nuclear architecture, genome organization, and gene expression // Genes Dev. Vol. 21. — P. 3027-3043.

159. Sehnal F. Growth and life cycles // Comprehensive insect physiology, biochemistry and pharmacology / F. Sehnal, G.A. Kerkut, L.I. Gilbert // Oxford; New York; Toronto; Sydney; Paris; Frankfurt; Pergamon Press, 1985. - Vol. 2. -P.34-53.

160. Shinkura N. et al. Pushing the envelope: chromatin boundaries at the nuclear pore / N. Shinkura, W.C. Forrester // Molecular Cell. 2003. - P.l 156 -1158.

161. Sirri V. Nucleolus:the fascinating nuclear body / V. Sirri, S. Urcuqui-Inchima, P. Roussel, D. Hernandez-Verdun //. Histochem Cell Biol. 2008. - Vol.129.-P. 13-31.

162. Solovei I. et al. Nuclear architecture of rod photoreceptor cells adapts to vision in mammalian evolution /1. Solovei, M. Kreysing, C. Lanctot, S. Kosem, L. Peichl, T. Cremer, J. Guck, B. Joffe // Cell. 2009. - Vol. 137. P.356-368.

163. Spilianakis C.G. et al. Interchromosomal associations between alternatively expressed loci / C.G. Spilianakis, M.D. Lalioti, T. Town, G.R. Lee, R.A. Flavell // Nature. 2005. - Vol. - 435. P. 637-645.

164. Steffensen D.M. Chromosome architecture and the interphase nucleus: Data and theory on the mechanisms of differentiation and determination // Chromosomes Today. 1977. - Amsterdam: Elsever. - V.6. - P.247.

165. Strasburger E. Die stofflichen Grundlagen der Vererbung im organischen Reich // Gustav Fischer. 1905.

166. Swedlow J.R. et al. Nuclear dynamics: where genes are how they got there / J.R. Swedlow, A. Lamond // Genome biology. 2001. - V.2. - № 3. P. 0002.1-0002.7.

167. Taddei A. et al. Nuclear pore association confers optimal expression levels for an inducible yeast gene / A. Taddei, G. Van Houwe, F. Hediger, V. Kalck, F. Cubizolles, H. Schober, S.M. Gasser. // Nature. 2006. Vol. 441. -P.774-778.

168. Tajbakhsh J. et al. Spatial distribution of GC- and AT-rich DNA sequences within human chromosome territories / J. Tajbakhsh, H. Luz, H. Bornfleth, S. Lampel, C. Cremer, P. Lichter // Exp. Cell Res. 2000. - V.255(2) -P.229-37.

169. Thiry M., Lafontaine D.L. Birth a nucleolus: the evolution of nucleolar compartments // Trends Cell Biol. 2005. - Vol. 15. - P. 194—199.

170. Thomson J.A., Gunson M.M. Developmental changes in the majorinclusion bodies of polytene nuclei from larval tissues of the blowfly, Calliphora stygia // Chromosoma. 1970. -Vol. 30. - P. 193-201.

171. Towbin B.D., Meister P., Gasser S.M. The nuclear envelope a scaffoldfor silencing //Curr. Opin. Genet. Dev. - 2009. - V. 19. - N 2. - P. 180-186.

172. Visser A.E., Aten J.A. Chromosomes as well as chromosomal subdomains constitute distinct units in interphase nuclei // J Cell Sei. 1999. - Vol.112. P. 3353-3360.

173. Visser A.E. et al. High resolution analysis of interphase chromosome domains / A.E. Visser, F. Jaunin, S. Fakan, J.A. Aten // J Cell Sei. 2000. - Vol.113.-P. 2585-2593.

174. Williams R.R. et al. Subchromosomal positioning of the epidermal differentiation complex (EDC) in keratinocyte and lymphoblast interphase nuclei / R.R. Williams, S. Broad, D. Sheer, J. Ragoussis // Exp Cell Res. 2002. - Vol. 272.-P. 163-175.

175. Wischnitzer S. The submicroscopic morphology of the interphase nucleus // Int Rev Cytol. 1973. - Vol. 34. - P. 1-48.

176. Zhimulev I.F., Kolesnikov N.N. Synthesis and secretion of mucoprotein glue in the salivary of Drosophila melanogaster // Wilhelm Roux's Arch.- 1975.-Vol. 178.-P. 15-28.

177. Zorn C. et al. Unscheduled DNA synthesis after partial UV irradiation of the cell nucleus: distribution in interphase and metaphase / C. Zorn, C. Cremer, T. Cremer, J. Zimmer // Exp. Cell Res. 1979. - V. 124, №1. - P. 111-119.

178. Zuckerkandl E., Cavalli G. Combinatorial epigenetics, "junk DNA", and the evolution of complex organisms // Gene. 2007. - Vol. 390. -P. 232-242.

Информация о работе

Коханенко, Алина Андреевна
кандидата биологических наук
Томск, 2012
ВАК 03.03.04

Диссертация

Изменение пространственной организации хромосомы 6 в ядрах трофоцитов и клеток слюнных желез Calliphora erythrocephala Mg. (Diptera: Calliphoridae) в процессе политенизации - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы