Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Сестринские хроматидные и кроссверные обмены у домовой мыши и полевки

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Сестринские хроматидные и кроссверные обмены у домовой мыши и полевки"

РГВ о

2 0 III t) ;rt >

О AI iJU'J

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ- НАУК

СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

ИНСТИТУТ ЦИТОЛОГИИ И ГЕНЕТИКИ

На правах рукописи УДК 575.224

ЛАДЫГИНА Татьяна Юрьевна

СЕСТРИНСКИЕ ХРОМАТИДНЫЕ И КРОССОВЕРНЫЕ ОБМЕНЫ У ДОМОВОЙ МШИ И ПОЛЕВКИ ■ -

Генетика - 03.00.15

Автореферат • диссертации на соискание учбной степени кандидата биологических наук

Новосибирск, 1994

Работа выполнена в Институте цитологии и генетики СО РАН, г. Новосибирск

Научный руководитель:

Оффициальные ошоненты:

Ведущее учрездение:

кандидат биологических наук, с.н.с. И.П.Горлов Институт цитологии и генетики СО РАН, г. Новосибирск

кандидат биологических наук, доцент Л.В.Высоцкая, Новосибирский Государственный университет, г. Новосибирск

доктор биологических наук, Б.Ф.Чадов

Институт.цитологии и генетики СО РАН, г. Новосибирск

Санкт-Петербургский Государственный университет, кафедра генетики и селекции

Защита диссертации состоится 1994 года

на О? заседании специализированного совета ш

защйе диссертаций на соискание уч5ной степени доктора наук Д - 002.II.01 при Институте цитологии и генетики СО РАН в конференц-зале Института по адресу: 630090, Новосибирск, проспект академика Лаврентьева, 10

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

Института цитологии и генетики,СО РАН;

Автореферат разослан п2д~ 1994 года

Учбный секретарь ' .

специализированного совета _

доктор биологических наук . ' А.Д.Груздев

Актуальность исследования. Сестринские громатидные обмены (СХО), так же как и мейотические кроссоварные обмены, представляют собой результат разрыва-воссоединения ДЭД, приводящий к обмену участками между хроматидами. Многио вопросы, касающиеся особенностей образования и распределения , сестринских хроматидных и кроссоверных обменов, остаются пока открытыми. Поэтому изучение и сравнительный анализ , свойств шйотических кроссоверных и сестринских хроматидных обманов является весьма актуальным.

Различные хромосомные перестройки давно используются для изучения закономерностей распределения кроссоверных обменов вдоль хромосом, этот подход не потерял своей актуальности и сегодня. Действительно, работая с хромосомной перестройкой, т не только' знаем онтогенетические особенности изучаемого' района (локализации на митотической хромосоме, точки разрыва, характер С-окрашивания), но также можем установить какие изменения в распределении кроссоверных обменов происходят в. ответ на изменение структуры хромосомы.

Цель и задачи исследования. Главной целью работы было определение факторов, контролирующих распределение СХО, а также проведение сравнительного анализа основных свойств распределений сестринских хроматидных и кроссоверных. обменов.

Для достижения этой цели были поставлены следунцие ' • конкретные, задачи:

■ " I) Изучить распределения кроссоверных обменов вдоль 1-го бивалента у гомо- и гетерозигот по гомогенно-окрашиваемым инсерциям 1в(ЙЭД;1С5)11с£ (1з1) и 1з(ЯЗЯ;1В)21с8 (1а2).

2) Провести сравнительный анализ распределений СХО вдоль хромосомы I домовой мыши, несущей: -

а) редуцированный прицентромерный блок гетерохроматина (ПС), О) "йнтерстициалышй блок ГХ.

3) Изучить распределение.СХО вдоль X хромосомы полбвки • -тсгогиа аиЬагтИа, не сущей крупный прителомерный блок ГХ .

4) Провести сравнительный анализ распределений СХО вдоль хромосомы I домовой мыши с нормальным порядком генов и с .' инверсией 1п(1)12Кк в дистальном районе (Е2-Н6).

5) Изучить распределение СХО вдоль хромосом мыши 2 и 6, вовлеченных в робертсоновское слияние ЯЪ(2;6)41ет.

6) Сравнить распределения сестринских хроматидных и кроссоьерных обменов вдоль нормальной и перестроенных хромосом домовой мыши. Научная новизна н практическая значимость.

I) Впервые цроведбн сравнительный анализ .распределения СХО у домовой мыш вдоль нормальной хромосомы I и хромосомы I, несущей парацентрическую инверсию In{1)12Rk. Показано, что частота СХО в перестроенном районе определяется главным образом его положением на хромосомном плече и практически не зависит от его генетических особенностей.

2) Изучено влияние ГХ блоков, расположенных в различных районах хромосом домовой мыши и полбвки, на распределение СХО. Проведбнный анализ позволил установить важную роль морфологии хромосом (главным образом, физических размеров и центромерного индекса) в определении характера распределения СХО по хромосомам.

3) Показано отсутствие интерференции между- СХО в хромосоме I домовой мыши.

1) Впервые осуществлена локализация двойной инсерции гомогенно-окрашиваемого хроматина 1э1 и 1з2 на цитологической и генетической картах хромосомы I домовой мыши. Показано, что 1з1 и Гз2 ограничивают короткую парацентрическую инверсию.

5) Впервые на цитологической карте хромосомы I локализована парацентрическая инверсия 1п(1)12Бк.

6) Изучено распределение кроссоверных обменов у мышей, гетеро- и гомозиготных по 1а1 и 1з2. Показано, что данная хромосомная перестройка приводит к изменению числа и распределения хиазм вдоль 1-го бивалента, при этом у гетерозигот существенную роль играет модификация синапсиса гомологов в профазе мейоза, а у гомозигот - изменение интерференционных взаимодействий внутри мейотического бивалента.

Полученные результаты имеют значение для понимания механизмов, контролирующих образование мейотических кроссоверных и сестринских хроматидных обменеj. Апроб.'лщя работы. Материалы диссертации докладывались на 3-ей Школе-:бМйларе по генетике и селекции животных (Горноалтайск 1989), Всесоюзном совесдник по генетике и цитологии мейоза

(Новосибирск 1990), на Всесоюзном совещании по эволюционным и генетическим исследованиям млекопитающих (Владивосток 1990). Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 4-х . глав, выводов и списка литературы. Работа изложена на 124 страницах машинописного текста, иллюстрирована 10 рисунками и содержит 5 таблиц.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В онтогенетических исследованиях были использованы мыши, отловленные в природной популяции M.m.musculus, несуще в хромосоме I две гомогенно-окрашиваемые инсерции Га7 и 1з2. Значительная часть работы была выполнена на мышах линии CBA/Lac, у которых хромосомы I и 14 маркированы редуцированным блоком прицентромерного гетерохроматина. В работе также использовались мыши линии 1п(1)12Вк, гомозиготные по протяженной парацентрической инверсии. Часть работы была выполнена на мышах линии 3, гомозиготных по двум робертсоновским транслокациям НЬ(2.6)41ет и Rb(8.17)1Iem.

Генетическая часть работы была выполнена на гетерозиготах по Is и генам leaden (In) и fuzzy (fz), локализованным в хромосоме I. Данные животные были получены в реципрокных скрещиваниях типа х

В работе была использована также перевиваемая субклонированная культура SAD4, содержащая генетически активную X. хромосому M.svbarvalla. Препараты субклона были любезно предоставлены сотрудниками лаборатории биохимической генетики животных Нестеровой Т.Б. и Черяукене О.В..

Основным методом, использовавшимся в работе, был цитогенетический анализ. Препараты костного мозга получали по методу Форда (Ford, 1966). Прижизненный анализ кариотипов мышей проводили с использованием метода биопсии костного мозга (Удалова,1971). Препараты мейотических хромосом готовили по метбду Ивенса (Evans et al.,1964). С-окраску мейотических и митотических препаратов проводили по методу Самнера (Sumner,1372). Метод дифференциального окрашивания сестринских хроматид описан в статье Ладыгиной (Ладыгина и др.1991).

Статистическую обработку результатов проводили с

я

использованием t-критерия Стьвдвнта и %2-критврия (Плохинский,1970).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Цитологическое картирование инсерций 1в1 Is2 на xpouocoua I домовой шлш

Нами было проведено дифференциальное С-окрашивание прометафазных хромосом домовой мыши подвида М.т.тизсШиз, гетерозиготной по хромосоме I, содержащей две инсерции гомогенно-окрашиваемого, С-положительного хроматина 1з1 и 1э2. Сравнительный анализ рисунка G-дисков в нормальной и аберрантной хромосомах позволил выявить инверсию хромосомного материала в районе эухроматина, разделяющем блоки 1э1 и 1з2.

Рисунок I. Локализация 1з1

3

а

А

и 1з2 на цитологической с нарте хромосома I; a -фсто-"„, ¿рафия и схема нормальной у хромосомы. I, б- фотография и схема хромосомы I с двойной инсерцией; -) {G-окрашивание).

Цктологическое картирование парацентрической инверсии 1п(1 )12Ик на хрсшосоые I домовой шши

Мы .сравнили распределение С-дисков вдоль нормальной хромосомы I и хромосомы, несущей протяженную парацентрическую инверсию 1п(1)12Ш. Было показано, что проксимальная точка инверсии находится в районе диска Е1, а дистальная - в диске Нб. Расстояния от центромеры до этих точек составляют соответственно 31% и 98% от ее длины.

Рисунок 2. Цитологическая

777, |

г;

7.Ъ С

Е "F

К

локализация ■ инверсии 1п(1)12В£ на хромосоме I; а- нормальная хромосома I; б- хромосома I, несущая инверсию.

о

\ и

н

Изучение рекомбинации в хромосоме I у ыышей гетерозиготных по Isl и Гв2

Для изучения рекомбинации в хромосоме I в качестве генетических маркЭров мы использовали рецессивные легко регистрируемые мутации leaden (In) и fuzzy (fz). Достаточная удаленность этих генов друг от друга на генетической . карте (рекомбинациовное расстояние между ними составляет Э5оЫ) позволяет работать с протяженным районом первой хромосомы.

Лроссинговер между маркерами In, fz, 1э1 и 1з2 оценивали у 6 гетерозиготнцх самцов и 10 гетерозиготных самок.

Поскольку нам не удалось обнаружить ни одного случая рекомбинации мевду 1з1 и 1а2, то. далее при изложении результатов мы будем рассматривать 1а1, 1з2, а также участок эухроматина между ними в качестве одного менделиругщего фактора и обозначать его -1э

Соотношение в потомстве мутантных д немутантных аллелей не отличается от ожидаемого при условии случайной сегрегации [1:1). Данный результат свидетельствует о том, что сегрегация гомологов у гетерозигот не нарушена, а также о том, что гетерозиготность по 1а не оказывает существенного влияния на жизнеспособность потомков.

На основе данных о частоте совместной сегрегации 1э и маркеров In и fz мы оценили частоту рекомбинации между ними. Результаты представлены в таблице I.

Таблица 1.

Рекомбинация между маркерами в потомстве от скрещивания гетерозигот la/Izln и их сибсов +/Izln с мышами тесторной линии C57bl-izln

Родители количество кроссоверов частота рекомо-ии(%)

мать отец N одиночных м/у двойных - между

fz In in la fz in in la fz Is

1з fÈTn fzin fzTn 129 55 5 8. 9 t 4* 10 £2 •U 1-1-■U

fzln fzih le fzln 94 33 4 2 37 £5 6 £3 39-5

f fzih fzln fzTn 139 49 35-4*

fzln fzih + fzTn 92 28 30 £5

Полученные результаты свидетельствуют о том, чтс гетерозиготность по 1з приводит к изменению генетической карты хромосомы I. В самом деле, у самок 1з/+, наблюдается достоверное увеличение генетического расстояния между проксимальными маркёрами хромосомы I 1п и /2, подобная тенденция наблюдается и у самцов.

Сравнительный анализ распределения хиазм вдоль 1-го бивалента у санцов шлей с нормальным кариотипои и у гетерозигот по 1в

Для выяснения механизма возрастания частоты рекомбинации между 1п и /г у гетерозигот по Га мы изучили распределение кроссоверных обменов вдоль гетероморфного 1-го бивалента. Анализ распределения хиазм вдоль нормального 1-го бивалента проводился на линии мышей 0ВА/1ао.

На рисунке 4 представлены распределения одиночных (а), двойных (0) хиазм, а также их суммарное распределение (в) у гомо-, гетерозигот по инсерциям и их нормальных скосов. На всех графиках по оси ординат отложено среднее число хиазм, приходящееся на 50 бивалентов, что соответствует рекомбинационной длине соответствующего физического участка хромосомы в сантиморганах.

Мы никогда не наблюдали хиазмы в районах инсерций. Поэтому, для удобства сравнения распределений хиазм У животных с разными генотипами, ГХ блоки на графиках обозначены в виде точек, и сравнительный анализ распределений хиазм проведбн лишь в эухроматиновых областях.

■ 11 I г>т 1с.' rlHorjDLIII/Im lio'vJItG^ij'j тел полное псдоолсшю

лиазмообразования в средней части бивалента, фланкированной 1э1 1э2, и значительное возрастание частоты хиазм ь прицентромерном и прителомерном районе 1-го бивалента. В

»

Рисунок 3. ИеОшичеокиз хролюоаш на стдии Опашне за у саацоб .ширй, гетерозиготных по Isl,1з2 С-огсрсаШатю. Шрелочкзй обозначен гетеролорршй 1-й бивалент.

(К

ю

Рисунок 4. Уаспреог-леше хиазм в 1-о.т. биваленте у нореы, гешеро- и голоз'ггсгп, по 1з1 и 1з2. э- оби- ^ почте; б - ОЗсОн^е обяеш; в - сухларное распределение обменов Нумерация районов начинается с цептрояеры. Под гшжограалгалхх представлены стает Ои баленгюв.

результате, распределение кроссоверных обменов вдоль гетероморфного 1-го бивалента достоверно отличается от распределения, характерного для нормального бивалента (х1г=л= 11,3; Р>0,95). При этом среднее число хиазм, приходящееся па бивалент, у гетерозигот по 1з достоверно вше, чем среднее число хиазм в нормальном биваленте (1,88-0,03 в опыте, 1,640,04 - в контроле; Х=4,8; Р>0,95).

Для того, чтобы понять причину изменений в частотах и распределениях хиазм в гетероморфном биваленте, обратимся к рисунку 4а. У мышей с нормальным кариотипом основная доля одиночных обменов локализована в средней части бивалента, в районах 3 и 4. Возникнув в этих районах, обмен остается на биваленте единственным, так как образованию последующих препятствует хиазменная интерференция. У гетерозигот по 1з в районе 3 находятся блоки ГХ и, как показывают результаты цитогенетического и генетического анализа, этот район закрыт для рекомбинации. Супрессия кроссинговера в среднем районе хромосомы I снижает число бивалентов с одиночными хиазмами: частота одиночных хиазм в норме-О,28-0,02, у гетерозигот-0,04-0,01 (í=4,9; ¥>0,99). Поскольку у гетерозигот по 1з кроссинговер в середине хромосома супрессирован, то хиазмы обычно формируются на концах хромосомного плеча. Возникнув в одном из терминальных районов, первая хиазма не препятствует образованию второй хиазмы на противоположном конце гетероморфного бивалента, что приводит к возрастанию доли

НгчЧ'Гк г^п гУ, г-ч-^ГТУ,

2 Э Л я * г 3 * 5 б

о]

12» 4 1 2 Э 4 9

-Ы.

Ы

ш.

2 3 4 3 12349 <2943

1«1 1*2 14 I а 2

бивалентов с двумя хиазмами, и как следствие, к возрастанию общего числа двойных хиазм (рис. 46).

Таким образом, гетерозиготность по' 1з приводит к изменению рекомбинационных расстояний на генетической карте хромосомы I за счет перераспределения хиазм и вызывает достоверное возрастание общей еб длины.

Данный результат кажется нам достаточно нетривиальным, поскольку свидетельствует о том, что в некоторых случаях подавление кроссинговера в одном хромосомном районе может приводить не просто к компенсаторному возрастанию обменов в других районах бивалента, а вызывает сверхкомпенсацию, проявляющуюся в возрастании среднего числа обменов на бивалент.

Распределение хиазм у гомозигот по 1в

У гомозигот по 1а частота возникновения одиночных хиазм в интерстициальном районе 1-го бивалента не отличается от контроля (Х=1,0). Число бивалентов с двумя хиазмами превышает уровень, наблюдаемый в контроле (рис.4б). В результате среднее число хиазм, приходящееся на бивалент, у гомозигот по Га достоверно выше, чем у.контрольных животных (1,89-0,03 и 1,64- 0,04 соответственно, t=4,8; Р>0,95), и не отличается от данных, полученных на гетерозиготах.

Поскольку мы нэ обнаружили ни одного бивалента, у которого хиазмы были бы локализованы в районе инсерцкй, то возникает вопрос о том, каким образом инсерция генетически инертного материала может приводить к увеличению рекомбинационной длины хромосомы. Возрастание частоты кроссоверных обменов у гомозигот по 1э сопровождается, вероятно, ' ослаблением интерференции между проксимально и дисталъно локализованными хиазмами. В самом деле, в отдельных случаях у гомозигот по 1з наблюдается формирование тройных хиазм, расположенных соответственно в теломерном, прицентромерном и. интерстициальном районах. Отсюда можно предположить, что интерференционные ограничения на возникновение множественных хиазм оказываются ослабленными. Ослабление интерференции может быть прямым следствием возрастания цитологической длины 1з-содержащего бивалента.

Анализ распределения СХО вдоль некоторых хромосом домовой мша. и полёвки

В предыдущих разделах главы речь шла о распределениях реципрокных мейотических кроссоверных обменов. Данный раздел нашей работы посвящЭн изучению распределения СХО вдоль хромосом домовой мыши (М.т.тизси1из) и полбвки (U.3vbarvali3), несущих различные перестройки .

Первой задачей, стоявшей перед нами, было изучение распределения СХО вдоль нормальной хромосомы I домовой мыши линии CBA/Iao.

* С. ' X. _ /f * , „ * i> О* - г >

б в 6

Рисунок 5. Метофазные хролосожы; дифференциальное окргвтвпнив оесщяшсках хромшлд. Стрелочка/т обозначены; а-хрйяосояа I, маркированная редуцированным блокол прицежролерного гетерохромаш- на; б- хролоаола I, несущая 1з1 и 1з2; в- хромосот 2 ч 6, вовлеченные ■ в робертсоновокое слияние.

На рисунке 6а представлено распределение СХО вдол_, хромосомы I (линия СБА/Lao). Из рисунка видно, что обмены вдоль данной хромосомы распределены неравномерно (%2i[^i>=30,2;P>0,99). При этом в средней части анализируемой хромосомы наблюдается наибольшая плотность СХО, в то ке время в прщентромерном и прителомерном районах СХО регистрируются очень редко.

Распределение СХО вдоль хромосомы I, содержащей инверсию In(1 )12Rk

Какие факторы влияют на распределения СХО по хромосомам? От чего зависит частота СХО в определенном хромосомном районе - от его положения относительно центромеры и теломеры или от

а 201612-а-4

а-

б % 201612 040-

рцсунок 6. Распределение СХО вдоль хро&осол^ I а) у лшей с норлшъ->сьи& кариоту.пол:; О) и зохозизот по инверсии, 1п(1)12Вк. Нух.ероция районов начинается о цетрояери. По оси ор-дина" - воля хролосол, акещих СХО 8 данное. районе. ПоО гистограя-жит предагавлекы. ■ цитологические карт нор-яалъной и инвертированной хрожооол.

Ц . 1 2 з 4 5 6 7 8 9 ЮТ

его генетического содержания? Для ответа на этот вопрос мы провели сравнительный анализ распределения СХО у мышей с нормальным и инвертированным порядком генов (линии СВА/1лс и мыши, гомозиготные по 1п(1)12Ш). Инверсия 1п(1)12Ш переносит район Е2, характеризуются высокой плотностью спонтанных СХО, из середины хромосомы в прителомэрную область, где у животных с нормальным кариотипом наблюдается полное подавление СХО. Одновременно эта инверсия переносит район нб, в норме характеризующийся низкой частотой СХО, из прителомерной области в интерстициальную.

В том случае, если уровень СХО в конкретном хромосомном районе определяется его генетическим содержанием, инверсия данного района должна приводить к инверсии соответствующего участка гистограммы, описывающего распределение СХО. В случае, если уровень СХО в конкретном районе хромосомы определяется его положением относительно центромеры и теломеры, парацентрическая инверсия не должна влиять на распределение СХО вдоль хромосомы. Сравнительный анализ доказал справедливость второго утверждения: распределения СХО в,хромосомах I с прямым и инвертированным порядком генов не

эухроматпновой половине дашюй хромосомы. В действительности же распределение СХО вдоль 1 хромосомы симметрично.

Таким образом, на данной модели, так же как и в предыдущем случав, мы не находим сильной зависимости частоты СХО от наличия в хромосомном плече блоков ГХ. Кроме того, закономерности распределения СХО, установленные наш для акроцентрических хромосом домовой мыши, сохраняются и в данном случае: наблюдается супрессия обменов в прителомерном и прицентромарном районах, а по мере удаления от них вероятность возникновения СХО возрастает.

Таким образом, результаты данной работы свидетельствуют о том, что частота возникновения СХО у видов И.ш.ттзсиЛиз и а?. зиЬагиаНз пропорциональна длинам их метафазных хромосом. Вероятно, основным фактором, определяющим уровень СХО в конкретном районе хромосомы, является положение этого района относительно центромеры я теломеры.

Распределение СХО в ыетацентраческой хромосоме ыши

Ешпе мы показали, ■ что СХО распределены вдоль акрецентрических хромосом мыши и полбвки неравномерно: наибольшая плотность СХО обнаруживается в интерсткциальной части хромосомы, а по мере движения к центромере и теломере частота СХО падает (рисунок 4). Кроме того, сравнение распределений СХО вдоль нормальной хромосомы и хромосомы, содержащей проотяжбнную парацентрическую инверсию, показало, что уровень СХО контролируется, вероятно, позиционно частота сестринских хроматидных обменов зависит от положения района относигзльно центромеры и теломеры. Поскольку эти результаты были получены на акроцентриках, остается неясным, чем создаётся это позиционное поле: центромерой и теломерой или двумя теломерами? Очевидно, что если действует поле центромера - теломера, то распределение СХО вдоль метзцентрич&сксй хромосомы должны быть двувершинными с пиками ь серединах хромосомных плеч. Если же действует поле теломера - теломера, то распределение СХО вдоль метацентрической -ромосог.аг должно сыть одновершинным с пиком в центромерном районе ¡гетерохроматин, локализованный вблизи центромеры, как •«ы показали выше, не оказывает существенного влияния на

%

20 1б-| 12 8

4Н 0

ХШЮШЕ

Т ц т

Рисунок 7. Распределение СХО вдоль хромосом 2 (а) и б (б), вовлечённых в робертсоновское слияние НЬ(2;6)41ет. По оси ординат отложена частота СХО в %.

частоту СХО).

На рисунке 7 показано распределение, СХО вдоль' субметацентрической хромосомы КЬ(2;б)41ет. Видно, что распределение • СХО является двувершинным, ' при этом •распределения СХО вдоль хромосомных плечей не отличаются от распределений, характерных для акроцентрических хромосом. Таким - образом, данный эксперимент показал, что в метацентрической хромосоме распределение СХО контролируется на уровне хромосомного плеча и частота СХО в конкретном хромосомном районе определяется его положением в поле центромера - теломера.

Интерференция хроиатидных обменов

Мы оценили уровень взаимодействия СХО друг с другом -вероятность возникновения одного сестринского хроматидного обмена при наличии на хромосоме другого обмена. Полученные результаты свидетельствуют о том, что частота образования СХО в любых двух районах хромосомы достоверно но отличается от теоретических частот, рассчитанных.при условии независимости формирования СХО на кавдом отдельном участке хромосомы. Таким образом, СХО не интерферируют друг с другом: наличие одного обмена на хромосоме никак не влияет на вероятность возникновения другого обмена.

Сравнение свойств сестринских хроыатидкых я иейотических кроссоверных обменов

Сестринские хроматидные и мейотические кроссоверные обмены представляют собой два типа рекомбинационных событий, которые осуществляются по принципу разрыв - воссоединение ДНК, и в этом состоит их принципиальное сходство.

Между СХО и мейотическими кроссоверными обменами есть и очевидные различия: I) СХО происходят в Э-период клеточного цикла, а мейотические кроссоверные обмены- в профазе мейоза; 2) СХО происходят между хроматидами одной митотической хромосомы, а кроссоверные обмены - между хроматидами гомологов; 3) обмен между сестринскими хроматидами информационно бессмысленен, поскольку хроматиды идентичны с точностью до ошибки репликации; мейотические кроссоверные обмены являются мощным источником генетического разнообразия, поскольку происходят мевду генетически различными хроматидами гомологов.

В связи с вышеизложенным, интересно сравнить свойства СХО и мейотических кроссоверных обменов (таблица 2).

Таблица 2.

Сравнительная характеристика сестринских хроыатидных и иейотических кроссоверных обменов

мейотические кроссоверные обмены сестринские хроматидные обмены

Распределение вдоль хромосом неравномерно. Как правило, им еется прителомерный пик обменов. Распределение вдоль хромосомы неравномерно. Как правило имеется интерстициальннй пик обме нов. Частота СХО снижена как . вблизи центромеры ,• так и тело-меры.

Плотность обменов в конкретном хромосомном районе сущест венно зависит от его положения относительно центромеры и теломерн. Плотность СХО в конкретном хро мосомном районе существенно за висит от его положения относительно- центромеры и теломеры.

Гетерохроматиновые блоки обыч но перераспределяют обмены, супрэссируя кроссинговер в со Гетерохроматиновые блоки не оказывают значительного влияния на распределение СХО;. час-

седних районах. тота обменов в соседних по отношению к ГХ районах, как правило не меняется.

Кроссинговер в гетерохромати-не происходит чрезвычайно ред ко. СХО возникают в гетерохроматиновых районах так же часто, как и в эухроматиновых.

Кроссоверные обмены интерфери руют: реализованный обмен подавляет кроссинговер в соседних районах. СХО возникают в хромосомном плече взаимонезависимо; реализованный обмен не изменяет вероятность возникновения соседних обменов.

В общем, сравнительный анализ свойств сестринских хроматидных и мейотических кроссоверных обменов показывает, что распределение СХО вдоль хромосом является более консервативным, чем распределение кроссоверных обменов. В самом деле, факторы, влияющие на частоту и распределение мейотических кроссоверных обменов, такие как гетерохроматин и интерференция, не' оказываю!1 заметного влияния на частоту и распределение СХО.

выводи

1. Впервые осуществлена локализация двойной инсерции гомогенно-окрашиваемых районов Ia(HSR;1G5)1leg; Ia(HSR;1D)2Icg на цитологической карте 1-ой хромосомы домовой мыши.

2. Впервые на цитологической карте 1-ой хромосомы локализована парацентрическая инверсия 1п(1)12Бк.

3. Показано, что у . гетеро- и гомозигот по двойной инсерции 1з изменяется число и распределение хиазм вдоль 1-го бивалента. Сформулирована гипотеза согласно которой у, гетерозигот это обусловлено асинапсисом гомологов в профазе мейоза, а у гомозигот - изменение интерференционных взаимодействий внутри мейотическогр бивалента.

4. Показано, что у мышей спонтанные СХО распределены вдоль хромосом неравномерно, наиболее часто обмены образуются в середине хромосомы. В области теломеры и центромеры' СХО возникают очень редко.

5 Частота СХО в данном районе хромосомы определяется,

главным образом, его положением на хромосомном плече и практически не зависит от его генетического/содержания.

6. Показано отсутствие интерференции между СХО.

7 Факторы, влияющие на частоту и распределение мейотических кроссоверных обменов, такие как гетерохроматин и интерференция, не оказывают заметного влияния на частоту и распределение СХО.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Агульник С.И., Бородин П.М., Горлов И.П., Ладыгина Т.Ю., Пак С.Д. Причины возникновения двойной, инсерции гомогенно окрашиваемых районов в 1-ой хромосоме домовой мыши (Mus musoul.ua musculus) // Генетика. 1990. T.2S. С 570-572.

2. Бородин П.М., Ладыгина Т.Ю., Горлов И.П. Влияние гетерозиготности по инсерциям гомогенно окрашиваемых районов в 1-ой хромосоме домовой мыши на синапсис в профазе мейоза // Генетика. 1989. Т.25. С. 214-219.

3. Горлов И.П., 'Ладыгина Т.Ю., Бородин П.М. Синапсис и рекомбинация хромосом у гомозигот по двойной инсерции гомогенно окрашиваемых районов в 1-ой хромосоме домовой мыши // Генетика. 1990. T.2G. С. 657-663.

4.. Ладыгина Т.Ю., Горлов И.П., Бородин П.М. Влияние двойной инсерции гомогенно окрашиваемых районов в 1-ой хромосоме домовой мыши на частоту рекомбинации // Генетика. 1989. Т.25. С. 220-225.

5. Ладыгина Т.Ю., Горлов И.П., Бородин П.М. Позиционный контроль распределения спонтанных сестринских хроматидных обменов по хромосомам мыши // Генетика. 1991. Т.27. С. 13661371.

S. Agulnik S.I., Borodin P.M., Gorlov I.P., Ladygina T.Yu., Pak S.D. The origin of a double insertion of homogeneously staining régions in the house mouae (Mus musculus musculus) // Heredity. 1990. V.65. P.265-267.

7. Borodin P.M., Gorlov I.P., Ladygina T.Yu. The effeot of double heterosygosity for Is(HSR,1E5)1Iog and Is(HSK,1E3)2Ieg on.synapsis and recombihation in chr.1 // Mouse News Letter. 1988. V75. P.18.

8. Borodin P.M., Gorlov I.P., Ladygina T.Yu. Double insertion of homogeneously staining régions in Chromosome 1

of wild lius musoulus musoulus: effeots on ohromosome pairing and reoombination // J.Hered. 1990. V.81. P.91-95.

9. Gorlov I.P., Ladygina T.Yu., Borodin P.M. Chiasma distribution in the first bivalent of mice oarrying a double insertion of homogeneously-staining regions in homo- and heterozygous states // Heredity. 1993. Y.70. P.642-647.