Взаимодействие гонадотропинов и биогенных аминов в контроле адаптации имаго дрозофилы к стрессирующим условиям

Грунтенко, Наталия Евгеньевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Взаимодействие гонадотропинов и биогенных аминов в контроле адаптации имаго дрозофилы к стрессирующим условиям
ВАК РФ 03.00.09, Энтомология

Автореферат диссертации по теме "Взаимодействие гонадотропинов и биогенных аминов в контроле адаптации имаго дрозофилы к стрессирующим условиям"

На правах рукописи

1111111111111111111

ООЭ 16523.

ГРУНТЕНКО Наталия Евгеньевна

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГОНАДОТРОПИНОВ И БИОГЕННЫХ АМИНОВ В КОНТРОЛЕ АДАПТАЦИИ ИМАГО ДРОЗОФИЛЫ К СТРЕССИРУЮЩИМ УСЛОВИЯМ (ГЕНЕТИКО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ)

03 00.09 - ЭНТОМОЛОГИЯ, 03 00 15 - ГЕНЕТИКА

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Новосибирск - 2008

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

Научный консультант доктор биологических наук,

профессор

Раушенбах Инга Юрьевна

Официальные оппоненты академик РАН,

доктор биологических наук, профессор

Иванова Людмила Николаевна

доктор биологических наук, профессор

Высоцкая Людмила Васильевна

доктор биологических наук, профессор

Глупов Виктор Вячеславович

Ведущая организация

Институт биологии развития им Н К Кольцова РАН, г Москва

Защита состоится 6 мая 2008 г на заседании диссертационного совета Д 003 033 01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора биологических наук в Институте систематики и экологии животных СО РАН (630091 г Новосибирск, ул Фрунзе 11) Fax (383)2170973, e-mail dis@eco nsc ru С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института систематики и экологии животных СО PAIi. , ^

Автореферат разослан XЛ. (p&Jpif£ f 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат биологических наук ^ -Ъ^^ Петрожицкая Л В

Актуальность проблемы. Проблема стресса, давно привлекавшая внимание биологов, становится особенно значимой в настоящее время в связи с непрерывно ухудшающейся экологической ситуацией в мире Эффективным способом защиты организмов от стрессорнык воздействий является нейроэндокринная стресс-реакция Сходство в нейрохимических и физиологических изменениях у беспозвоночных и позвоночных в ответ на стрессорное воздействие свидетельствует о том, что реакция на стресс — это совокупность древних, сохраненных в эволюции механизмов (Rauschenbach et al, 1987, Jancovic-Hladm, 1991, Cymborovski, 1991, Neckaraeyer, Weinstein, 2005) Известно, что ряд гормонов, задействованных в стресс-реакции насекомых, также контролирует приспособленность, важнейшими компонентами которой являются способность оставить потомство и способность адаптироваться к стрессирующим условиям (обзоры Jancovic-Hladni, 1991, Cymborovski, 1991, Rauschenbach, 1991, Раушенбах, 1997) Изучение закономерностей взаимодействия этих гормонов в контроле репродуктивной функции и жизнеспособности насекомых в стрессирующих условиях является одной из актуальных задач современной биологии, поскольку выяснение этих закономерностей имеет не только фундаментальное значение, но также может быть использовано при разработке новых мер защиты от насекомых-вредителей и способов успешного разведения полезных насекомых Такого рода исследования требуют возможности фармакологического изменения уровня гормонов и проведения генетических экспериментов, для чего максимально удобной моделью является дрозофила, как наиболее изученный объект с генетической точки зрения, и дающий возможность быстрого получения больших выборок экспериментальных насекомых

Установлено, что у имаго Drosophila стресс-связанными гормонами являются дофамин (ДА), октопамин (ОА), ювенильный гормон (ЮГ) и экдистероиды Так, через 15 мин после начала стрессирования (38°С) содержание ДА резко возрастает за счет его выброса из депо, что сопровождается падением активности первого фермента синтеза ДА, тирозингидроксилазы (ТГ) (Rauschenbach et al, 1993, 1995b) Такая же картина наблюдается в системе метаболизма ОА (Sukhanova et al, 1997, Hirashima et al, 2000b) Система метаболизма ЮГ после 180 мин стрессирования отвечает падением деградации

гормона (возможным повышением его титра) (Rauschenbach et al, 1995а) После 60 мин стрессирования (а возможно и ранее) возрастает уровень 20-гидроксиэкдизона (20Э) (Раушенбах и др , 2000а)

Изучение генетического контроля этих компонентов стресс-реакции у D virilis привело к заключению о существовании единого пускового звена для всех звеньев стресс-реакции (Раушенбах и др, 20006) Однако, является ли таким пусковым звеном один из стресс-связанных гормонов, оставалось под вопросом

Гонадотропная роль ЮГ и 20Э у насекомых давно не подвергается сомнению (обз Simonet et al, 2004), однако до сих пор не выработано единой точки зрения на вклад каждого из гормонов в контроль оогенеза. Известно, что ЮГ регулирует метаболизм 20Э у самок насекомых (обзоры Bownes, 1989, Raikhel et al 2004) Показано также влияние 20Э на синтез ЮГ in vitro (Watson et al, 1986, Granger et al, 1987) Однако влияет ли 20Э на метаболизм ЮГ in vivo и каков механизм взаимодействия этих гормонов в контроле размножения насекомых в нормальных и стрессирукнцих условиях не было исследовано

В экспериментах in vitro показано, что экзогенные биогенные амины (OA и ДА) влияют на метаболизм гонадотропинов (ЮГ и 20Э) (Thompson et al, 1990, Woodring, Hoffmann, 1994, Granger et al, 1996, Hirashima et al, 1999a), но существует ли такое взаимодействие ш vivo и как оно влияет на репродуктивную функцию в нормальных и стрессирующих условиях не установлено

Поскольку биогенные амины, OA и ДА, контролируют энергетический метаболизм насекомых, предполагали, что они должны играть роль в адаптации индивидуумов к стрессирующим условиям (обз Раушенбах, Шумная, 1993) Однако данные, подтверждающие это предположение, отсутствовали

Установлено, что стресс-реакция личинок насекомых носит адаптивный характер, помогая им осуществить метаморфоз в стрессирующих условиях (Rauschenbach et al, 1987) Логично предположить, что стресс-реакция, имаго дрозофилы, включающая в себя изменения в метаболизме биогенных аминов и гонадотропинов (Rauschenbach et al, 1993,1995а; Hirashima et al, 2000a,b), также способствует адаптации Это предположение нуждается в проверке

Цель и задачи работы Целью настоящей работы является выяснение механизмов взаимодействия стресс-связанных гормонов имаго дрозофилы

(гонадотропинов - 20-гидроксиэкдизона и ювенильного гормона, и биогенных аминов - окгопамина и дофамина) в контроле приспособленности (жизнеспособности в стрессирующих условиях среды и плодовитости)

Для достижения этой цели были поставлены следующие конкретные задачи

1 Исследовать взаимодействие стресс-связанных гормонов дрозофилы в нормальных и стрессирующих условиях среды

2 Выяснить, является ли один из стресс-связанных гормонов дрозофилы пусковым звеном для всех остальных

3 Охарактеризовать течение оогенеза и гормональный статус самок дрозофилы при стрессовых воздействиях различной этимологии и при мутационном или фармакологическом изменении уровня стресс-связанных гормонов

4 Проанализировать влияние стрессовых воздействий и измененных (в результате мутации или фармакологически) уровней каждого из стресс-связанных гормонов на плодовитость D virilis и D melanogaster

5 Установить влияет ли взаиморегуляция стресс-связанных гормонов на приспособленность дрозофилы

6 Выяснить роль стресс-связанных гормонов в обеспечении адаптации дрозофилы на индивидуальном и популяционном уровнях

Научная новизна. В работе впервые показано, что биогенные амины регулируют irt vivo метаболизм ЮГ у самок дрозофилы (1) мутации, изменяющие содержание ОА и ДА у D melanogaster, вызывают изменения в уровне деградации ЮГ у самок, но не у самцов, (2) экспериментальное изменение уровня ДА и ОА также вызывает у самок, но не у самцов D virihs и D melanogaster изменения в уровне деградации ЮГ Причем ДА ингибирует деградацию гормона у молодых самок и стимулирует ее у половозрелых, ОА ингибирует деградацию ЮГ у тех и других

Впервые обнаружено, что в регуляции титра ЮГ дофамином существует обратная связь (1) экспериментальное повышение титра ЮГ вызывает резкое снижение уровня ДА у молодых самок дрозофилы (D virihs и D melanogaster) и его повышение у половозрелых, (2) снижение титра ЮГ в результате мутации повышает уровень ДА у молодых самок D melanogaster

Впервые т vivo продемонстрировано, что биогенные амины регулируют титр

20Э у самок дрозофилы мутация, лишающая D melanogaster OA (T(¡h"y's), резко снижает уровень 20Э, а экспериментальное повышение содержания OA повышает уровень гормона у молодых самок D virilis, повышение содержания ДА также вызывает возрастание уровня 20Э у молодых самок D virtlis.

Впервые установлено, что 20Э регулирует in vivo метаболизм ЮГ и осуществляет это опосредованно через систему метаболизма ДА (1) экспериментальное повышение титра 20Э увеличивает уровень ДА у молодых самок D virilis и D melanogaster и снижает его у половозрелых, вызывая тем самым снижение деградации ЮГ у тех и других, (2) резкое падение титра 20Э, вызываемое у D melanogaster мутацией ecdysonless' при рестриктивной температуре, напротив, снижает уровень ДА у молодых самок и повышает у половозрелых, приводя к резкому повышению деградации ЮГ у тех и других

Впервые получены данные, свидетельствующие, что синтез и деградацция ЮГ у дрозофилы находятся в противофазе и под общим контролем (1) мутация apterous56^ D melanogaster, вызывающая драматическое снижение синтеза ЮГ резко повышает деградацию гормона, (2) экспериментальное повышение титра ЮГ у самок D virilis вызывает резкое снижение его деградации

Впервые выяснено, что ни один из стресс-связанных гормонов дрозофилы не является пусковым звеном в развитии стресс-реакции

Впервые установлено, что тепловой стресс и голодание вызывают у самок D virilis однотипные изменения в процессе оогенеза задержку созревания вителлогенических ооцитов и деградацию части из них вследствие повышения титра 20Э, и накопление зрелых ооцитов, вызываемое повышением уровня ЮГ

Впервые показано, что экспериментальное повышение титра ЮГ у самок D virilis вызывает остановку откладки яиц, но не снижает их плодовитость, тогда как экспериментальное повышение титра 20Э не приводит к остановке откладки яиц, но вызывает длительное снижение плодовитости

Впервые обнаружено, что отклонения (повышение/снижение) в уровне биогенных аминов вызывают резко негативные изменения в репродуктивной функции самок, но не самцов, дрозофилы в нормальных условиях Вместе с тем мутации, изменяющие содержание аминов, обеспечивают мутантным самкам преимущество в стрессирующих условиях, ускоряя выход репродуктивной системы из состояния стресса

Впервые продемонстрировано, что нарушение баланса гонадотропинов, ЮГ и 20Э, приводит к снижению термоустойчивости самок и самцов дрозофилы

Впервые получены свидетельства того, что мутации, вызывающие повышение базального уровня ДА, снижают жизнеспособность дрозофилы при тепловом стрессировании, однако повышают ее при голодании

Впервые установлено, что длительная селекция D melanogaster по половой активности самцов в плюс и минус направлениях приводит к изменениям в системах метаболизма ЮГ и OA у самок, а мутации, нарушающие ответ системы ЮГ на стрессор, приводя к снижению плодовитости в нормальных условиях, дают преимущество в оставлении потомства в стрессирующих условиях

Впервые показано, что в природных популяциях D melanogaster с высокой частотой встречаются мутантные самки с нарушенным ответом системы метаболизма ЮГ на действие стрессора

Положения, выносимые на защиту.

1 У самок дрозофилы существует механизм взаиморегуляции стресс-связанных гормонов - биогенных аминов (ДА и OA) и гонадотропинов (ЮГ и 20Э) Наличие такою механизма позволяет сохранять баланс гонадотропинов в условиях, вызывающих изменения в уровне одного из них, и способствует адаптации на индивидуальном и популяционном уровнях

2 Механизм ответа репродуктивной системы самок дрозофилы на различные стрессорные факторы универсален Стрессирующие воздействия различной этимологии вызывают замедление созревания вителлогенических ооцитов, деградацию части из них, накопление зрелых ооцитов, ингибирование экспрессии yolk protein генов, прекращение откладки яиц и снижение плодовитости в течение некоторого времени после ее возобновления Для нормального течения оогенеза необходимо сохранение баланса гонадотропинов, ЮГ и 20Э

3 Роль ЮГ и 20Э в регуляции оогенеза дрозофилы различна завершающие стадии созревания ооцитов и процесс откладки яиц в норме и при стрессе регулируются ЮГ, а 20Э ответственен за развитие ооцитов на ранних вителлогенических стадиях и их деградацию при стрессе Биогенные амины (ДА и OA) регулируют процесс оогенеза и плодовитость самок, но не самцов, дрозофилы, изменяя, как нейрогормоны, титр гонадотропинов

4 Взаиморегуляция стресс-связанных гормонов дрозофилы в условиях стресса

генетически детерминирована мутация в системе метаболизма одного из

этих гормонов (ДА, ОА, ЮГ и 20Э) изменяет стресс-реактивность всех

остальных, хотя ни один из них не является пусковым звеном стресс-реакции

Научно-практическая значимость работы. Полученные в работе данные развивают представления о механизмах взаимодействия стресс-связанных гормонов насекомых в контроле приспособленности и позволяют сделать выводы об адаптивности как самой стресс-реакции, так и полиморфизма по ней для популяций насекомых, что может быть использовано при разработке новых мер защиты от насекомых-вредителей и способов успешного разведения полезных насекомых

Апробация работы. Результаты работы были доложены или представлены на 1, 2 и 3 съездах ВОГИС (Саратов, 1994, Санкт-Петербург, 2000, Москва 2004), на международных конференциях «Агробиология и биотехнология растений и животных» (Киев, 1997), «Современные концепции эволюционной генетики» (Новосибирск, 1997), «Адаптация организма к природным и экосоциальным условиям среды» (Бишкек, 1998), «Генетическая и онтогенетическая психонейро-эндокринология» (Новосибирск, 1999) «Молекулярно-генетические маркеры животных» (Киев, 1999), «Биоразнообразие и динамика экосистем Северной Евразии (Новосибирск, 2000), «Генетика и Селекция в Украине на Стыке тысячелетий» (Киев, 2001), «Биоинформатика регуляции и структуры генома» (Новосибирск, 2002) и «Эндокринная регуляция физиологических функций в норме и патологии» (Новосибирск, 2002), на VII, VIII и IX Международных конференциях по ювенильным гормонам (Иерусалим, 1999, Кингз Бич, 2004, Йорк, 2007), на XXX Всероссийском совещании по проблемам высшей нервной деятельности (Санкт-Петербург, 2000), на VI Восточноевропейской конференции международного общества нейробиологии беспозвоночных (Москва-Пущино, 2000), VI Европейском симпозиуме по экофизиологии беспозвоночных (Санкт-Петербург, 2001), на XVII, XVIII Европейских конференциях по исследованиям на Drosophila (Эдинбург, 2001, Геттинген, 2003), на XV и XVI Международных симпозиумах по экдизону (Крит, 2002, Гент 2006), на III Международной научной конференции молодых ученых «Актуальные вопросы современной биологии и биотехнологии»

(Алматы, 2003), на XIII Международном совещании и VI школе по эволюционной физиологии (Санкт-Петербург, 2006) и на 2 Международном конгрессе по исследованию стресса (Будапешт, 2007)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 73 научных работы, из них статей - 41, в том числе в зарубежной печати - 13 Основные результаты получены автором самостоятельно Ряд экспериментов выполнен с участием Хлебодаровой Т M, Адоньевой H В , Сухановой M Ж и Алексеева А А, а также работавших под руководством автора Ченцовой H А, Богомоловой ЕВ и Карповой Е К

Структура и объем работы. Диссертация включает введение, обзор литературы, материалы и методы результаты, обсуждение, выводы и список литературы (733 источника). Работа изложена на 361 странице машинописного текста, включая 105 рисунков и схем и 13 таблиц

Благодарности. Автор глубоко признателен всем сотрудникам лаборатории генетики стресса Института цитологии и генетики СО РАН, а также сотруднику Института химической кинетики и горения СО РАН Алексееву А А Особую признательность автор выражает зав лабораторией генетики стресса профессору И Ю Раушенбах, инициировавшей эту работу и активно ее поддерживавшей на всех этапах проведения Автор благодарит профессоров Митрофанова В Г, Захарова И К, [Кайданова JI31, Вилсона Т (США), Сегала Д (Израиль), Монастириоти M (Греция), Хирша Дж (США), Индру M (Чехия) за предоставление линий D virilis и D melanogaster Особую благодарность автор выражает профессору M Баунс (Великобритания) за предоставление возможности проведения исследований оогенеза D virilis в ее лаборатории

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

Насекомые. Исследование было проведено на на двух линиях D virihs, контрастных по реакции на тепловое воздействие (101 дикого типа и 147, несущая мутации brick, broken и detached в хромосоме-2 и термочувствительную условную личиночную леталь в хромосоме 6) и нескольких линиях D melanogaster дикого типа (Canton S и Oregon R), несущих мутации, изменяющие уровни 20Э (ecdysoneless1, прерывающая синтез экдизона при рестриктивной температуре (29°С)), ЮГ (Metoprene-tolerant27, снижающая рецепцию гормона, и apterous56f резко снижающая его синтез) и биогенных

аминов (inactive, снижающая уровни OA и ТА в результате понижения активности тирозиндекарбоксилазы (ТДК), Т0'ша, блокирующая биосинтез OA и резко повышающая уровень тирамина (ТА) в результате отсутствия активности тирамин-уЗ-гидроксилазы, и ebony, вдвое повышающая уровень ДА) и линии р845, из которой транспозицией Р-элемента получена линия Tf3h"ws Также в работе использованы линии D melanogaster ВА и НА, селектированные Кайдановым с соавт (1994) на высокую и низкую половую активность самцов, и ряд изо-самочьих линий D melanogaster, полученных от самок, отловленных в регионе Горного Алтая, и любезно предоставленных И К Захаровым

Культуры линий выращивали на стандартной питательной среде (Раушенбах, Лукашина, 1984) при температуре 25°С и плотности 20 личинок на 7 мл среды Синхронизацию культур проводили по вылуплению личинок и по вылету имаго

Условия стрессирования. Мух стрессировали либо помещением в стаканы с обедненной питательной средой (голодание), либо - в термостат с температурой 38°С (тепловой стресс), контрольных особей содержали на стандартной питательной среде при 25°С (особи линии ecd' D melanogaster содержались при пермиссивной (19°С) и рестрикгивной (29°С) температурах)

Анализ жизнеспособности. При стрессировании голодом самцов и самок (отдельно) через сутки после вылета помещали в стаканы с обедненной питательной средой (20г агара, 4г сахарозы, 1л воды) и ежедневно переносили в новые стаканы, подсчитывая число особей погибших в течение суток При тепловом стрессе мух помещали в термостат с температурой 38°С на 4 (D melanogaster) и 6 (D virilis) часов, число выживших подсчитывали через сутки после стрессирования При исследовании влияния экзогенного ЮГ на жизнеспособность при тепловом стрессе мухам за 14 час до экспозиции (38°С, 6 час) апплицировали 2 мкг ЮГ-Ш (Fluka), растворенного в ацетоне, контрольным особям апплицировали ацетон, число выживших подсчитывали через сутки после стресса При оценке выживаемости мух с экспериментально повышенным уровнем 20Э, OA и измененным уровнем ДА мух после вылета помещали в стакан с фильтровальной бумагой, смоченной раствором 0,5% сахарозы, 0,2% дрожжей с добавлением бОмкг 20Э (Sigma) или 5мг OA (8^гпа)/ДА (Sigma)/3-иодотирозина (3-ИТ, Sigma), и ежедневно переносили в новые стаканы (в контрольные культуры соответствующие реактивы не добавляли) Контрольных

и подопытных мух соответствующего возраста помещали на 3,5 ч (D melanogaster) или 5,5 ч (D virths) в термостат с температурой 38°С, и через сутки определяли число выживших

Приготовление препаратов яичников, окрашивание по Хечсту. Стадии развития ооцигов определяли в соответствии с Kmg (1970), окрашивая яичники по Хечсту модифицированным методом Соллера с соавторами (Soller et al, 1999) и анализируя препараты с использованием флюоресцентного микроскопа Zeiss Axioskop 2 Plus (программное обеспечение Ахю Vision)

Анализ плодовитости. В опытах с тепловым стрессированием температурному воздействию (38°С, 4ч для D virilis и 2ч для D melanogaster) подвергали только самок (самцов отделяли за 16ч до и возвращали после окончания стрессирования) В опытах с голоданием мух либо на 3, либо на 6 день помещали на обедненную питательную среду на 24 час Оценку плодовитости мух при экспериментальном изменении уровня OA, 20Э, ДА проводили в таких же условиях, как при изучении влиянии этих гормонов на выживаемость (в опытах с голоданием в питательный раствор не добавлялись дрожжи, в опытах с 20Э гормон добавляли в раствор только в день стрессирования) Для изучения влияния ЮГ на плодовитость мух после аппликации под эфирным наркозом 1 (для D melanogaster) или 2 (для D virihs) мкг ЮГ-Ш (Fluka), растворенного ацетоне помещали в стаканы со стандартной питательной средой (контрольным особям апплицировали соответствующее количество ацетона) Во всех опытах мух ежедневно переносили на свежий корм и в каждом стакане подсчитывали число отложенных яиц и/или число вылупившихся потомков Плодовитость рассчитывали как количество потомков/яиц на самку в сутки

Нозерн-блот анализ. Суммарную РНК из приблизительно 100 взрослых мух, контрольных и стрессированных в течение 60 мин при 38°С, выделяли по методу Хомчински и Саски (Chomczynski, Sacchi, 1987) Горизонтальный электрофорез РНК проводили по методу, описанному Маниатисом (Maniatis et al, 1982), на дорожку наносили 15у РНК РНК переносили из агарозного геля на нейлоновую мембрану (MSI) методом вакуумного переноса раствором щелочи Зонд для гибридизации был получен при помощи ПЦР с использованием праймеров из работы Гото и Кимуры (Goto, Kimura, 1998) Для мечения ДНК и для проведения

ПЦР использовали киты «СибЭнзим», меченые нуклеотидтрифосфаты АшегьЬаш и кДНК D melanogaster, любезно предоставленную А В Катохиным Гибридизацию вели в течение ночи при 38°С в гибридизационной смеси с 50% формамидом, 5xSSPE, 1% SDS, 5xDenhardt и 100 мкг/мл ДНК спермы лосося

Гибридизация т situ проводилась по модифицированному Денг и Баунс (Deng, Bownes, 1997) методу Тоц и Пфифл (Tautz, Pfeifle, 1989)

Измерение содержания 20-гидроксиэкдизона проводили по методу Вайнрайта с соавторами (Wainwright et al, 1997), определяя количество экдистероидов в образцах сравнением площадей пиков с площадями пиков стандартов, и по методу Ченга и О'Коннора (Chang, O'Connor, 1979)

Измерение деградации ювенильного гормона проводили при помощи модифицированного (Rauschenbach et ai, 1991) метода Хэммока и Спаркса (Hammock, Sparks, 1977)

Измерение активности ЮГ-эстеразы и ЮГ-эпоксидгидролазы осуществляли при помощи тонкослойной хроматографии по методу Ренуччи (Renucci et al, 1990) с использованием 3Н-ЮГ-Ш («NEN Research Products»), ЮГ-III («Sigma») и пластины для ТСХ с силикагелем («60 F 254 Merck»)

Измерение содержания дофамина проводили флюориметрическим методом Кудрявцевой и Бакштановской (1989), объединивших и модифицировавших варианты, изложенные в работах Майкеля с соавторами (Maickel et al, 1968) и Шлюмпфа t соавторами (Schlumpf et al, 1974), и методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на хроматографе Agilent 1100 (Германия) с УФ-детектором (280 нм), как описано в работе Грунтенко с соавт (Gruntenko et al, 2007)

Измерение активности тирозиндекарбоксилазы осуществляли, используя незначительно модифицированный радиоизотопный метод МакКэмана с соавторами (McCaman et al, 1972)

Статистическая обработка результатов. Достоверность результатов оценивали, используя /-критерий Стьюдента, тест Колмогорова-Смирнова и двухфакторный дисперсионный анализ (ANOVA, пакет STATISTICA 6 0 for Windows, StatSoft Inc , 2001)

Стресс-реактивность рассчитывали, как процент изменения признака у каждой стрессированной особи по отношению к среднему значению для контрольной группы

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 1. Механизмы взаимодействия стресс-связанных гормонов у имаго Drosophila в нормальных и стрессирующих условиях среды.

У имаго насекомых, у Drosophila в частности, ЮГ и 20Э, с одной стороны, задействованы в механизме стресс-реакции (Rauschenbach et al., 1995а; Hirashima et al., 2000a), a с другой - играют роль гонадотропинов, регулируя синтез ЖБ и их поглощение ооцитами (обзоры: Коерре et al., 1985; Raikhel et al., 2004). Для регуляции обоих процессов необходимо четкое регулирование титра ЮГ и 20Э. In vitro на нескольких видах насекомых показано, что метаболизм ЮГ и 20Э может регулироваться биогенными аминами (OA и ДА), а 20Э влияет на синтез ЮГ (Whisenton et al., 1987; Thompson et ai., 1990; Woodring, Hoffmann, 1994; Granger et al., 1987, 1996; Hirashima et al., 1999a,b). Однако такие исследования никогда не проводились на дрозофиле и, что более важно, in vivo. Механизм взаимодействия этих гормонов также оставался неясным

Мы обнаружили (рис.1), что у самок с мутациями, резко изменяющими содержание биогенных аминов (линий ste и е D. melanogaster с удвоенным в результате мутации гена Ы-($-аланип-дофаминсинтетазы уровнем ДА (Hodgetts, Konopka, 1993) и Tj3h"M,s, лишенные OA в результате нуль мутации гена тирамин-/3-гидроксипазы (Monastirioti et al., 1996)), существенно изменен метаболизм ЮГ, причем двухфакгорный (линия и возраст) ANOVA показал, что

Рис. 1. Деградация ЮГ у 1-суточных и 6-суточньи самок линий Canton S (CS), р845, T/3h"MIS, ebony и scarlet ebony (ste)

D. melanogaster. Каждое значение -среднее из 9-16 измерений.

эти изменения генетически детерминированы. Самки, лишенные OA - как молодые, так и интенсивно размножающиеся - имеют уровень деградации ЮГ значительно более высокий, чем самки линии предшественницы (р845") и особи дикого типа (Canton S); у молодых самок с удвоенным содержанием ДА (ste, е) деградация гормона значительно ниже, а у зрелых выше, чем у дикого типа. Это позволило заключить, что OA оказывает ингибирующее влияние на активность

ю 7 -

2 о о 6 -

1 о 5 :

s ч s ^ 4 :

« л 3 -

Р" ц

и. о ч о 2 И 2 ; 1 :

□ CS

El Tbh

молодые зрелые

ферментов деградации ЮГ у молодых и половозрелых самок дрозофилы, а ДА ингибирует деградацию ЮГ у молодых самок и стимулирует ее у зрелых.

Это заключение подтвердили результаты изучения воздействия экзогенных аминов на метаболизм ЮГ: кормление ОА мух линий дикого типа D. virilis (101) и D. melanogaster (Canton S, данные рз;—

не приведены) снижает деградацию ЮГ у самок, но не у самцов (рис.2А); кормление ДА снижает деградацию ЮГ у молодых самок, повышает ее у зрелых и не изменяет у самцов (рис.2Б). Сходное стадия-зависимое влияние ДА на метаболизм ЮГ обнаружено Грангер с соавторами (Granger et al., 1996) у личинок Manduca sexta.

Важно подчеркнуть, что уровень деградации ЮГ может служить индикатором титра

S 20 я 18

-S 'б §

С 12

5 о et

□ контроль BOA

сам цы ft

2-дн 6-дн 2-дн

И f20

S 18

-а 16 .0

S M

U, 10

2 8

s 6

ca л

О. 2

й О

□ контроль ОДА

самцы ЙЁ

2-дн 7-дн 2-дн

Рис.2. Влияние повышения содержания ОА (А) и ДА (Б) на уровень деградации ЮГ у молодых и зрелых самок и молодь« самцов линии дикого типа (101) й. \irilis. Каждое значение - среднее из 5-10 измерений.

гормона у имаго дрозофилы. Действительно, синтез и деградация ЮГ у Drosophila находятся в противофазе и под общим контролем: (1) деградация ЮГ у молодых самок D. melanogaster (Canton S в том числе) достоверно ниже, чем у половозрелых (рис. 1), а Алтарац с соавторами (Altaratz et al., 1991) показали, что уровень синтеза ЮГ у молодых самок Canton S существенно выше, чем у половозрелых; (2) мутация apterousприводит у самок D. melanogaster к параллельным значительному повышению деградации гормона (табл. 1) и

Таблица 1. Активность (%) ЮГ-эстеразы (ЮГЭ) и ЮГ-эпоксидгидразы (ЮГЭГ) у 1-суточных самок линий CantonS и apterous'6^D. melanogaster.

Canton S apterous56^

ЮГЭГ: 19.8+0.5 22.5±0.2

ЮГЭ: 5.0±0.3 15.4±0.6

Примечание: Каждое значение является средним по результатам 3-5 хроматографии.

Таблица 2. Деградация ЮГ (пмоль/мин/особь) у самок линий 101 и 147 О. через 5 час после его

аппликации.

линия 101 линия 147

ацетон 12,28±1,14 11,53±0,38 ЮГ 5,51±0,76 4,97±0,40

Примечание-, каждое значение - среднее из 5 измерений.

резкому сниженнию синтеза ЮГ (Altaratz et al., 1991); (3) экспериментальное повышение титра ЮГ у самок D. virilis вызывает снижение деградации гормона (табл.2). О возможности единого контроля синтеза и деградации ЮГ у насекомых свидетельствуют также данные Ренуччи с соавторами (Renucci et al., 1990): овариоэктомия самок сверчка приводит к одновременным снижению синтеза и повышению деградации ЮГ.

Таким образом, резонно предположить, что повышение содержания OA или ДА не только снижает/повышает деградацию ЮГ у самок Drosophila, но и повышает/снижает его синтез, а, следовательно, повышает/снижает его гиф. В регуляции ЮГ дофамином у самок дрозофилы существует обратная связь: у молодых самок ЮГ-дефицитной линии ар36^ резко повышен уровень ДА (рис. 3) по сравнению с диким типом (Canton S и Oregon R). Вместе с тем, самцы aps6f не отличаются от дикого типа по этому параметру [17], то есть изменение уровня ДА у самок ap56f ш является прямым следствием мутации (ген apterous кодирует транскрипционный фактор (Cohen et al., 1992)), а обусловлено вызываемым ею снижением титра ЮГ. Мы полагаем это результатом развития компенсаторной реакции (стимуляции синтеза и ингибирования деградации ЮГ повышенным уровнем ДА), направленной у молодых самок линии ap56f на увеличение титра ЮГ для инициации вителлогенеза. Это, также как наличие обратной связи в регуляции уровня ЮГ дофамином, подтверждается экспериментами с апплицированием ЮГ молодым самкам линий Canton S и ар56!\ повышение титра ЮГ приводит к снижению содержания ДА у тех и других (рис.3). Мы также показали, что аппликация ЮГ молодым и половозрелым самкам дикого типа D. virilis снижает уровень ДА у первых и повышает - у вторых [25]. Отсутствие отличий по уровню ДА у самцов ap56f от самцов дикого типа [17], вкупе с нашими данными о том, что изменения уровней ДА и OA не влияет на метаболизм ЮГ у самцов дрозофилы (рис.2), означает, что у самцов дрозофилы отсутствует взаиморегуляция ЮГ и биогенных аминов.

Рис. 3. Содержание ДА у 1-суточных самок линий apterous56^ (ар) и Canton S (CS) D. melanogaster через 1ч после аппликации ЮГ, растворенного в ацетоне. Каждое значение - среднее из 5-10 измерений.

О существовании взаимной регуляции ЮГ и 20Э у Drosophila и о том, что ДА влияет на метаболизм 20Э опосредованно через систему метаболизма ЮГ, свидетельствуют следующие эксперименты. Повышение титра 20Э вызывает дозозависимые возрастание уровня ДА у молодых самок дикого типа D. virilis (рис.4), и снижение - у половозрелых [27]. [Заметим, что in vitro влияние 20Э на различные звенья метаболизма биогенных аминов показано для насекомых других видов (Hiruma, Riddiford, 1990; Lehman et al., 2000; Zufelato étal, 2004).]

Обратной связи в этой регуляции, по-видимому, не существует, так как мы показали, что повышение уровня ДА у молодых самок вызывает повышение, а не снижение титра 20Э [34]. А это, в свою очередь, означает, что влияние ДА на уровень 20Э опосредуется через систему метаболизма ЮГ. В самом деле, повышение титра ЮГ (снижение его деградации), вызываемое возрастанием уровня ДА у молодых самок (рис. 2Б), должно привести к увеличению титра 20Э, т.к. известно, что ЮГ активирует синтез экдизона в яичниках молодых самок (обзоры: Kelley, 1994; Simonet et al., 2004). Действительно, мы показали [40], что у ЮГ-обработанных самок дикого типа D. virilis резко повышается титр 20Э.

Де1радация ЮГ под действием экзогенного 20Э снижается (титр ЮГ повышается) дозозависимым образом как у молодых (рис.4), так и у половозрелых [27] самок D. virilis, что вкупе с данными о дозозависимом влиянии 20Э на содержание ДА, свидетельствует о том, что действие 20Э на метаболизм ЮГ у D. virilis опосредовано через систему метаболизма ДА. В самом деле, при прямом влиянии 20Э на метаболизм ЮГ, повышение титра последнего у молодых самок, кормленных 20Э, должно вызвать не повышение (рис.4), а снижение уровня ДА (рис.3).

OA также влияет на титр 20Э в нормальных условиях: уровень 20Э у самок линии Tj3h'MIS D. melanogaster, лишенных OA, ниже, чем у самок дикого типа

! х

й s

п о

2 К U<

6 -I

S t-

и* я ■

8 CÎ

сз й о, о Ч О

Рис. 4. Влияние 20Э (добавление гормона в питательную среду) на уровень деградации ЮГ и содержание ДА у молодых (2 суточных) самок О. \nrilis линии 101. Каждое значение - среднее из 10-15 измерений.

(рис. 5А), а у самок линии дикого типа D. virilis, кормленных OA -выше, чем у контрольных особей (рис.5Б). OA может влиять на титр 20Э, как и ДА, изменяя уровень ЮГ (рис. 1, 2А), но не исключено, что помимо этого OA может влиять на уровень 20Э непосредственно. О подобной возможности

свидетельствуют данные о влиянии OA на синтез экдистероидов in vitro у личинок Bombyx mori (Hiroshima et al., 1999a).

Суммируя изложенное, мы предлагаем следующую схему взаиморегуляции гонадотропинов и биогенных аминов Drosophila в нормальных условиях (рис.б):

6 1

Г) о

О. W

ч о

А О

□ С S m твк

"3s

* и s

"В

S 12 £Т)

сЧ 9

й *

t=t о

Б о

□ КОНТрОЛ!

□ OA

Рис.5. Влияние изменения уровня ОА на содержание 20Э у Drosophila. А - влияние мутации Tf3h"M's, приводящей к полному отсутствию ОА, на уровень 20Э у молодых самок D. melanogaster. Canton S - линия дикого типа. Б - влияние повышения уровня ОА (кормления мух амином) на содержание 20Э у молодых самок дикого типа (линия 101) D. virilis. Каждое значение - среднее из 5-Ю измерений.

ДА повышает титр ЮГ (ингибирует деградацию и стимулирует синтез) у молодых самок и снижает его (стимулирует деградацию и ингибирует синтез) у половозрелых. Повышение титра ЮГ вызывает снижение уровня ДА у молодых самок и повышение - у зрелых. ОА повышает титр ЮГ и у молодых, и у половозрелых самок. 20Э регулирует титр ЮГ опосредованно через систему метаболизма ДА - увеличение титра 20Э повышает уровень ДА у молодых самок и снижает его у половозрелых, вызывая, тем самым, снижение деградации ЮГ (повышение его титра) у тех и других. ДА влияет на уровень 20Э опосредованно через систему метаболизма ЮГ. ОА влияет на уровень 20Э также опосредованно через систему метаболизма ЮГ.

Рис. 6. Схема взаиморегуляции ювенильного гормона (ЮГ), 20-гидроксиэкдизона (20Э) и биогенных аминов у самок дрозофилы. Черными стрелками показано направление эффекта: вверх - возрастание, вниз -снижение.

Известно, что у имаго БговорШа стресс-реакция заключается в повышении уровня 20Э, ДА и ОА и снижении деградации ЮГ, которое, как было обосновано выше, указывает на повышение его тигра (обзоры: Раушенбах, Шумная, 1993; Раушенбах, 1997). Одной из задач настоящей работы была попытка выяснить, не является ли один из стресс-связанных гормонов дрозофилы (ЮГ, 20Э, ДА или ОА) пусковым звеном для остальных компонентов реакции. В случае, если бы пусковым звеном был ОА, особи лишенной ОА линии ТрИлт не реагировали бы на стресс гормональными изменениями. Однако, мы показали [8, 22], что особи этой линии реагируют на стрессорное воздействие развитием стресс-реакции: у них снижаются активность ТДК (индикатор ответа системы метаболизма ОА) и деградация ЮГ (уровень гормона повышается), и возрастает уровень ДА. Если бы таким пусковым звеном являлся ДА, развитие стресс-реакции у мух с удвоенным уровнем амина (линий ¡1е и е) должно было резко отличаться от дикого типа; однако отличия в стресс-реактивности систем метаболизма ЮГ и ОА (рис.7) у них не превышают тех, что имеют место быть у мух линии Т/ЗкпМ,н, у которых содержание ДА не отличается от дикого типа [22]. 20Э и ЮГ также не могут быть пусковым звеном, поскольку стресс- реакция развивается в отсутствии 20Э [31], а система метаболизма ЮГ отвечает на действие стрессора позднее, чем системы ДА, ОА и 20Э [18].

ИХ)

g 60

S 40

га О О,

о 20 -

система ДЛ

система ОА

& 4> j J> # !

________J

Рис. 7. Стресс-реактивность систем метаболизма ДА, ОА и ЮГ у молодых самок линий ее линии-прсдшественника р845, inactive (iav), scarlet ebony (.ste) и линий дикого типа Canton S (CS) и Oregon R (OR) D. melanogaster.

Таким образом, ни один из изученных стресс-связанных гормонов имаго дрозофилы не является инициатором сгресс-реакции.

Важно подчеркнуть, что изменения, происходящие в каждом звене стресс-

реакции при стресеорном воздействии, скоординированы, и координация эта генетически детерминирована каждая мутация, затрагивающая одно из этих звеньев, влияет и на остальные Так, у D melanogaster мутация ebony, удваивающая содержание ДА, влияет на стресс-реактивность систем метаболизма OA и ЮГ (рис 7), мутации Tf)hnMIS и inactive, изменяющие уровень OA, изменяют стресс-реактивность систем метаболизма ЮГ и ДА (рис 7) Мы также показали, что мутация ap56f, вызывающая дефицит ЮГ, изменяет стресс-реактивность систем метаболизма ДА и OA [17], и термочувствительная мутация ecd', вызывая прекращение синтеза 20Э при 29°С, влияет на уровень стресс-реактивности систем ЮГ и ДА [31] Эти данные хорошо согласуются с данными Раушенбах с соавторами (Раушснбах, 1997, Хлебодарова и др , 1998, Суханова и др , 1999, Hirashima et al, 2000а,b,с) о генетическом контроле развития стресс-реакции у D virilis мутация, локализованная в хромосоме 6, нарушает у особей линии 147 ответ на стресс систем метаболизма OA, экдистероидов, ЮГ и ДА

Основываясь на данных настоящей работы, мы представляем гормональные взаимодействия при стрессе у половозрелых самок дрозофилы следующим образом Стрессирующее воздействие приводит к повышению уровня OA, 20Э и ЮГ (Rauschenbach et al, 1995а, Hirashima et al, 2000a,b), повышение титра OA, в свою очередь, вызывает повышение титра ЮГ и 20Э (рис 2А,6Б) ДА, хотя его уровень также поднимается при стрессе, не участвует, по нашему мнению, в этой системе взаимодействий, поскольку его повышение должно вызывать снижение деградации ЮГ у молодых самок и повышение у половозрелых (рис 1Б,2Б), а наши данные свидетельствуют, что она падает и у тех и у других [12] А поскольку мы показали, что 20Э регулирует титр ЮГ опосредованно через систему метаболизма ДА (см выше), изменение титра 20Э при стрессе не должно влиять на уровень ЮГ OA, напротив, может регулировать титр ЮГ в стрессирующих условиях увеличение содержания OA должно вызывать падение уровня деградации ЮГ (рис 1А,2А) и у молодых, и у зрелых самок, что и имеет место у всех исследованных нами линий дрозофилы [7, 8, 15, 17] Однако, падение деградации ЮГ (повышение его титра) при стрессе наблюдается и у лишенных OA самок (линия Т0г"ш8) [8], что свидетельствует о существовании еще некоего фактора, который, по-видимому, и является пусковым для возникновения стресс-реакции и инициирует изменения во всех стресс-связанных системах вне зависимости от их взаимодействия между собой Последнее согласуется с полученными ранее Раушенбах с соавторами

(Rauschenbach et al, 1984, 1987, Хлебодарова и др, 1998, Суханова и др, 1999, Раушенбах и др, 2000b) данными, свидетельствующими о наличии у D virilis единого генетического контроля в ответе систем биогенных аминов и ЮГ на действие стрессора

2. Стрессовые воздействия различной этимологии и измененные, в

результате мутации или экспериментально, уровни стресс-связанных

гормонов влияют на репродуктивную функцию самок Drosophila.

На рис 8 приведены данные, демонстрирующие, что тепловое стрессирование, вызывающее у самок дикого типа (линия 101) D virilis повышение титра 20Э и ЮГ (см выше), приводит к изменениям в протекании оогенеза деградации части вителлогенических ооцитов (стадии 8-10), задержке созревания ооцитов (прохождения через стадию 10), накоплению зрелых яиц (ооцитов 14 стадии) и ингибированию экспрессии ур генов Последнее, вероятно, и является причиной задержки созревания части вителлогенических ооцитов при стрессе

Сопоставление линий D virilis дикого типа (101) и мутантной (147) по этим параметрам позволило нам сделать предположение о том, что деградация ранних вителлогенических ооцитов при стрессе вызывается повышением титра 20Э (и то, и другое наблюдается у самок обеих линий (Раушенбах и др, 2000а, табл 3, рис 8G)), а накопление зрелых яиц - повышением уровня ЮГ за счет снижения его деградации (оба явления наблюдаются у линии 101, но не у 147 (табл 3, рис 8F)) Это предположение было подтверждено при изучении оогенеза и метаболизма ЮГ у самок линий 101 и 147 при другом виде стресса, голодании

Мутация, нарушающая у линии 147, является термочувствительной (Rauschenbach et al, 1995) Мы показали, что на не тепловое стрессирование (голодание) система

метаболизма ЮГ особей этой линии отвечает так же, как у дикого типа, снижением деградации

ответ системы метаболизма ЮГ на стрессор

Таблица 3 Влияние теплового стрессирования на деградацию ЮГ (38°С, 4ч) и содержание 20Э (38°С, Зч) у молодых (1-суточных) самок линий 101 и 147 £> \urilis

активность ЮГ-эстеразы содержание 20Э

(пмоль/мин/особь) (пкг/особь)

101 147 147

контроль 25,8±0,6 (5) 18,4±1,0(5) 12 98±0 47 (14)

38°С 17,5±1,8 (5) 18,5±0,6 (5) 36 72±0 80 (7)

Примечание в скобках указано число измерений

гормона (повышением его титра) и, также как у дикого типа, при голодании у них накапливаются зрелые (14 стадии) ооциты [23].

Рис. 8. Влияние теплового стресса на экспрессию генов желточных белков (ур-гетв) (А-Е) и оогенез (F-G) 3-еуточных самок линий D. virilis 101 и 147.

А,С - типичная in situ гибридизация яичников контрольных и B,D - стрессированных (38°С, 2ч) самок. Е - доля яйцевых камер, не экспрессиирующих ур гены. F - распределение по стадиям нормальных и G - дегенерирующих ооцитов в яичниках самок линий 101 и 147 в нормальных условиях и при тепловом стрессе (38°С, 4ч).

Представление о том, что ЮГ контролирует завершающие стадии оогенеза и откладку яиц, а 20Э вносит больший вклад в контроль ранних вителлогенических стадий, мы подтвердили, обработав мух ЮГ и 20Э: ЮГ вызывает у самок дикого типа остановку откладки яиц, но не приводит к снижению плодовитости после ее возобновления в последующие дни, 20Э не останавливает овипозицию, однако снижает плодовитость в течение нескольких

дней после обработки [23] По-видимому, так проявляется дегенерация ранних вителлогенических ооцитов, происходящая у дрозофилы под действием экзогенного 20Э (БоНег е1 а1,1999).

Ответ репродуктивной системы дрозофилы на действие стрессоров генетически детерминирован Об этом свидетельствуют результаты проведенного нами сравнения распределений ооцитов по стадиям в яичниках самок линий 101, 147 и их Г, (101 х 147) гибридов, стрессированных высокой температурой (38°С, 4 час) мутация, препятствующая накоплению зрелых яиц у самок линии 147 оказалась рецессивной [18], так же как обнаруженная ранее (ЯаивсЬепЬасЬ е1 а!, 1984, Гренбэк и др , 1997) мутация, препятствующая у этих самок ответу системы метаболизма ЮГ на действие стрессора Так как именно повышение уровня ЮГ вызывает накопление яиц (остановку их откладки) при стрессе (см выше), мы полагаем, что это одна и та же мутация С этим представлением хорошо согласуются данные, полученные нами при анализе влияния теплового стрессирования различной длительности (38°С, 1, 2 и 3 час) на метаболизм ЮГ и плодовитость линий 101, 147 и их Б] гибридов [19] У самок линии 147 ни один из режимов стрессирования не влияет ни на уровень деградации ЮГ, ни на плодовитость У гибридных самок и самок линии 101 1 часовое стрессирование не вызывает изменений этих параметров, при 2-х часовом - уровень деградации ЮГ начинает снижаться и наблюдается задержка откладки части яиц, при 3-х часовом - деградация ЮГ резко падает (титр гормона возрастает) и откладка яиц прекращается [19]

Мы также показали, что биогенные амины, изменяя, как нейрогормоны, метаболизм ЮГ и 20Э, регулируют репродуктивную функцию самок дрозофилы, как снижение, так и повышение уровня ДА (в результате мутации или фармакологическое) оказывает негативное влияние на плодовитость, кормление мух ОА вызывает дозозависимое снижение уровня плодовитости [28,39]

Вместе с тем, мы установили, что резкое изменение (снижение) уровней ЮГ [17] или ДА [28] не влияет на уровень плодовитости самцов дрозофилы, что согласуется с нашим заключением (см выше) об отсутствии у самцов дрозофилы механизма взаиморегуляции ЮГ и биогенных аминов

Итак, можно заключить, что механизм ответа репродуктивной системы самок 1>о5орЫ1а на стрессирующие факторы различной природы универсален (рис 9)

<DTTp©<SC

задержка откладки

замедление созревания частичная резорбция

защита от 20Э

индуцированной ——.у——

плодовитость

Рис. 9. Схема воздействия гормонов стресса на плодовитость дрозофилы в стрессиругощих условиях. Черными стрелками показано направление эффекта: вверх - возрастание, вниз - снижение.

(1) возрастают титры ОА, 20Э и снижается деградация ЮГ (возрастает его титр);

(2) 20Э вызывает резорбцию части вителлогенических ооцитов и замедление их созревания, что приводит к длительному снижению плодовитости;

(3) ЮГ вызывает задержку откладки яиц, и защищает часть ооцитов от 20Э-индуцированной резорбции.

3. Роль стресс-связанных гормонов в адаптации индивидуумов к

стрессирующим воздействиям различной этимологии.

Помимо плодовитости, стресс-связанные гормоны дрозофилы влияют на еще одну важную компоненту приспособленности - жизнеспособность особей в стрессирующих условиях. Так, повышенние базального уровня ДА (уровня амина у мух в нормальных условиях) коррелирует со сниженной выживаемостью при тепловом стрессе: (1) Самцы, имеющие значительно более высокий базальный уровень ДА, чем самки, хуже выживают при тепловом стрессе (рис.10). [Аналогичная закономерность (более высокий уровень ДА и более низкая устойчивость к тепловому стрессу у самцов) продемонстрирована недавно для москитов Aedes aegypti (Andersen et al., 2006).] (2) Особи с мутацией ebony (линии ste и е), удваивающей содержание ДА, имеют резко сниженный по сравнению с диким типом (Canton S и Oregon R) уровень выживаемости при тепловом стрессе (рис.ЮА). (3) Кормление особей D. virilis (рис. 10Б) ДА также приводит к снижению выживаемости при тепловом стрессировании.

С другой стороны, мутация ebony приводит к повышению выживаемости при голодании (рис.11). Вероятно, это объясняется тем, что голодание у мух приводит, как мы показали [22], к резкому снижению уровня ДА,

Рис. 10. Влияние (Л) теплового стресса (38°С, 4ч) на выживаемость 1-суточных особей D. melanogaster линий дикого типа, Canton S (CS) и Oregon R (OR), и мутантных -TjjhM18 (TBh), scarlett ebony (ste) и ebony (e) и (Б) кормления дофамином на жизнеспособность при тепловом стрессе (38°С, 5,5ч) 4-суточных самок и самцов линии 101 D. virilis.

контролирующего у насекомых энергетический гомеостаз (Wright, 1987), причем у особей дикого типа он снижается вдвое, тогда как у мутантов приближается к уровню, характерному для дикого типа в норме. Таким образом, наличие в природных популяциях особей, несущих аллели, различного базального уровня ДА, (в том числе меланистов с высоким уровнем амина) способствует адаптации популяции в целом, позволяя переносить стрессирующие условия различной этимологии без катастрофической потери численности.

Мы установили, что изменение базальных уровней ЮГ и 20Э также влияет на устойчивость дрозофилы к действию стрессоров: экспериментальное повышение уровня ЮГ или 20Э у особей дикого типа приводит к резкому снижению устойчивости обоих полов к действию высокой температуры [41].

' 100 -,

10 11 дни после вылета

Рис. 11. Влияние длительного голодания на выживаемость самок линий CantonS (CS), ebony и scarlet ebony (ste) D. melanogaster.

OA, видимо, не играет роли в адаптации индивидуумов к стрессирующим

условиям: даже полное его отсутствие (линия Г/?//'м'',) никак не сказывается на выживаемости особей обоих полов в условиях теплового стресса (рис. 11 А).

4. Роль стресс-связанных гормонов в обеспечении адаптации Drosophila на популяционном уровне.

Как мы показали выше, статус стресс-связанных юрмонов влияет на основные компоненты приспособленности Drosophila Далее приведены свидетельства того, что возможно и обратное изменения в приспособленности, возникающие в процессе селекции по адаптивно значимым признакам или в результате мутаций, сопровождаются изменениями в уровне гормонов стресса

Мы показали [7, 13], что мутация Met27, нарушающая рецепцию гормона (Shemshedim et al, 1990) и обеспечивающая устойчивость D melanogaster к инсектициду - метопрену (Shemshedim, Wilson, 1990) приводит к (1) изменениям в системе ЮГ снижению его деградации в нормальных условиях и (2) возникновению устойчивости репродуктивной системы к действию высокой температуры (хотя в нормальных условиях их плодовитость снижена) при тепловом стрессе у самок линии v Met27 не наблюдается задержки в откладке яиц, как это происходит у всех остальных исследованных нами линий [2, 3, 9,12, 14, 15, 17, 19, 26] Последнее было неожиданным, так как мы обнаружили, что система метаболизма ЮГ у самок V Met27 отвечает на действие стрессора снижением деградации гормона (повышением его титра), что должно вызывать задержку откладки яиц (см выше) По-видимому, нарушение рецепции ЮГ приводит к тому, что ткани-мишени (фолликулярные клетки и яйцевые камеры) не воспринимают изменений в его уровне и самки продолжают откладывать яйца в стрессирующих условиях

Еще более ярким примером взаимосвязи стресс-связанных гормонов и приспособленности являются результаты проведенного нами исследования статуса стресс-связанных гормонов у линий ВА и НА, полученных Кайдановым и др (1994) в результате длительной селекции по половой активности самцов в плюс и минус направлениях Линии НА, селектированные на снижение половой активности самцов, характеризуются термоустойчивостыо, плодовитостью, двигательной активностью, рецептивностью самок и продолжительностью жизни имаго существенно более низкими, чем линии ВА, селектированные на повышение половой активности самцов (Кайданов и др , 1994) Мы обнаружили [4, 6], что отбор как в плюс, так и минус направлениях, повлиял на системы метаболизма двух стресс-связанных гормонов, ЮГ и OA, у самок То, что

селекция на изменение приспособленности самцов привела к изменениям в метаболизме стресс-связанных гормонов у самок, хорошо согласуется с концепцией общей или множественной стресс-устойчивости, сформулированной Хоффманом и Парсонзом (Hoffmann, Parsons, 1991) на основании ряда селекционных экспериментов, межлинейных сравнений и корреляционного анализа (Hoffmann, Parsons, 1989а,b). Так, селекция самок D. melanogaster на устойчивость к голоданию привела к возникновению множественной стресс-устойчивости (к обезвоживанию, окислительному и химическому стрессам) как у самок, так и у самцов селектированных линий (Harshman et al,, 1999).

Мы предполагаем, что причиной широкого распространения особей с повышенным уровнем ДА (меланистических форм) в природных популяциях разных видов (обзор: Wright, 1987) может являться не только их индивидуальная устойчивость к некоторым типам стресса (см. выше), но и преимущество, получаемое их репродуктивной системой в стрессирующих условиях. Так, мы показали, что особи с мутацией ebony имеют сниженную плодовитость в норм&чьных условиях, но у них быстрее восстанавливается ее уровень после теплового стрессирования (рис.12). Последнее, очевидно, связано с более быстрым падением деградации ЮГ (возрастанием его титра) у половозрелых мутантных самок при стрессе [12, 15], что, согласно нашим данным [23] и результатам Соллера с соавторами (Soller et al., 1999), обеспечивает защиту [ большего числа ооцитов от 20Э индуцированной резорбции.

на плодовитость особей линий Canton S и scarlet ebony D. melanogaster. По осям: абсцисс - дни после вылета, ординат -плодовитость (потомки/ самка^сутки). Светлые кружки - контроль, темные - опыт.

Адаптивность полиморфизма по метаболизму ЮГ следует также из результатов нашего исследования реакции репродуктивной системы самок линии 147 И тпШ на тепловое стрессирование [2, 3] При стрессе особи, не имеющие мутаций в системе метаболизма ЮГ, прекращают откладывать яйца [3, 23] из-за повышения титра ЮГ, а самки, подобные особям линии 147, несущим мутацию, препятствующую ответу системы метаболизма ЮГ на действие стрессора (таб 3), продолжают откладывать яйца и, тем самым, несмотря на сниженный уровень плодовитости в нормальных условиях [2, 3], получают преимущество в оставлении потомства, когда популяция оказывается в ситуации часто повторяющихся стрессорных воздействий

Это предположение подтверждают результаты проведенного нами мониторинга двух природных популяций Б melanogaster по системе метаболизма ЮГ в обеих популяциях с высокой частотой (55,6 и 64%, соответственно) встречаются самки со сниженным уровнем деградации ЮГ, не изменяющимся при тепловом стрессе [1]

ь ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным итогом работы стало построение модели взаимоотношений стресс-связанных гормонов насекомых (биогенных аминов и гонадотропинов) в нормальных условиях среды и определение роли, которую эти взаимоотношения играют в контроле приспособленности

При стрессе изменения, происходящие в этой системе взаимодействий, приводят к развитию универсальной реакции репродуктивной системы самок насекомых, способствующей адаптации на популяционном уровне Так, задержка откладки яиц, вызываемая повышением титра ЮГ, позволяет популяции «переждать» кратковременные стрессирующие условия без значительной потери потенциальной численности, а деградация части вителлогенических ооцитов и снижение плодовитости, вызываемое повышением титра 20Э, позволяет уменьшить конкуренцию за пищевые ресурсы в следующем поколении, если стрессирующие условия сохраняются длительное время

Адаптивным для популяции является полиморфизм как по базальному уровню стресс-связанных гормонов, так и по способности последних отвечать на стрессирующее воздействие Различный базальный уровень ДА обеспечивает

устойчивость к различным видам стресса и, следовательно, полиморфизм по этому признаку препятствует резкой потере численности при попадании популяции в стрессирующие условия различной этимологии А наличие в популяции особей с мутациями, изменяющими ответ на стресс системы ЮГ, позволяет сохранять численность при существовании в условиях часто повторяющихся стрессовых воздействий, поскольку особи с такими нарушениями, хотя и имеют сниженную плодовитость, но продолжают откладывать яйца в условиях стресса

Эта точка зрения хорошо согласуется с представлениями Северцова (1990) о том, что внутривидовая изменчивость является не столько материалом для эволюционных преобразований, сколько специальным механизмом, повышающим стабильность вида как системы наличие двух или большего числа дискретных или плавно переходящих друг в друга генетически детерминированных морф обеспечивает популяциям возможность существования в колеблющихся условиях среды

ВЫВОДЫ

1 Показано, что у самок йготрЫШ тЫк и £> melanogaster существует механизм взаиморегуляции стресс-связанных гормонов (биогенных аминов -дофамина и октопамина, и гонадотропинов - ювенильного гормона и 20-гидроксиэкдизона) в нормальных условиях среды дофамин и октопамин регулируют метаболизм ювенильного гормона и, через него, титр 20-гидроксиэкдизона, регуляция метаболизма ювенильного гормона дофамином носит онтогенетический характер, и в ней существует обратная связь, ювенильный гормон регулирует титр 20-гидроксиэкдизона, и в этой регуляции есть обратная связь, опосредованная через систему метаболизма дофамина У самцов подобный механизм не выявлен

2. Продемонстрировано, что наличие механизма взаиморегуляции стресс-связанных гормонов повышает приспособленность фармакологическое увеличение уровня дофамина или 20-гидроксиэкдизона у самок линии И melanogster с мутацией, резко снижающей синтез ювенильного гормона, ускоряет их созревание и повышает плодовитость молодых особей

3 Установлено наличие генетически детерминированного взаимодействия

стресс-связанных гормонов дрозофилы в условиях стресса мутация в системе метаболизма одного из них нарушает стресс-реактивность всех остальных, однако ни дофамин или октопамин, ни ювенильный гормон или 20-гидроксиэкдизон не являются пусковым звеном стресс-реакции дрозофилы

4 Обнаружено, что механизм ответа репродуктивной системы дрозофилы на различные стрессорные факторы (высокую температуру, голодание) включает деградацию части ранних вителлогенических ооцитов (стадии 8, 9), задержку прохождения ооцитов через стадию 10, накопление зрелых ооцитов 14 стадии, ингибирование экспрессии yolk protein генов, прекращение откладки яиц и снижение плодовитости в течение некоторого времени после ее возобновления

5 Установлено, что завершающие стадии созревания ооцитов и процесс откладки яиц в норме и при стрессе регулируются у дрозофилы ювенильным гормоном, а за развитие ооцитов на ранних вителлогенических стадиях и деградацию ооцитов при стрессе ответственен 20-гидроксиэкдизон Продемонстрировано, что биогенные амины регулируют процесс оогенеза и плодовитость самок, но не самцов, дрозофилы, изменяя, как нейрогормоны, тигр гонадотропинов

6 Обнаружено, что изменение базального уровня (уровня в нормальных условиях) дофамина снижает выживаемость особей D virilis и D melanogaster при высокой температуре, но повышает их жизнеспособность при голодании Термоустойчивость мух так же зависит от базального уровня ювенильного гормона и 20-гидроксиэкдизона (снижается при их повышении), но не зависит от уровня октопамина

7 Продемонстрировано, что изменения в приспособленности (жизнеспособности в условиях стресса и плодовитости), возникающие в результате мутаций или селекции по адаптивно значимым признакам, приводят к изменениям в системе метаболизма стресс-связанных гормонов, и наоборот, изменения в метаболизме последних приводят к изменениям в приспособленности дрозофилы

8 Показано, что нарушение ответа системы метаболизма ювенильного гормона

на действие стрессора приводит к сниженнию плодовитости самок D virihs и D melanogaster в нормальных условиях, но дает им преимущество в оставлении потомства в стрессирующих условиях. Обнаружено, что особи, имеющие такие нарушения, с высокой частотой встречаются в природных популяцияxD melanogaster

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1 Грунтенко Н Е , Хлебодарова Т М, Гренбэк Л Г, Захаров И К , Раушенбах И Ю Полиморфизм природных популяций Drosophtla melanogaster по уровню метаболизма ювенильного гормона и реакции на тепловой стресс // Генетика -1995 -Т 31 -С 201-204

2 Грунтенко Н Е , Хлебодарова Т М, Мазуров М М , Гренбэк Л Г , Суханова М Ж, Шумная Л В , Захаров И К , Хэммок Б Д , Раушенбах И Ю Роль метаболизма ювенильного гормона в адаптации популяций Drosophila к стрессирующим условиям среды//Генетика -1996 -Т 32 - С 1191-1198

3 Rauschenbach I Yu, Gruntenko N Е, Khlebodarova Т М , Mazurov М М, Grenback L G, Sukhanova М Jh, Shumnaja L V., Zakharov IК, Hammock В D The role of the degradation system of the juvenile hormone in the reproduction of Drosophila under stress I IJ Insect Physiol - 1996 - V. 42 - P 735-742

4 Грунтенко H E, Хлебодарова T M , Анкилова И A, Суханова M Ж, Кайданов Л 3, Раушенбах И Ю Селекция по половому поведению изменяет метаболизм ювенильного гормона у Drosophila melanogaster // Генетика -1998 -Т 34 -С 480-485

5 Грунтенко Н Е, Раушенбах И Ю Роль ювенильного гормона в контроле размножения насекомых//Успехи совр биол - 1998-Т 118 - С 687-692

6 Gruntenko N.E , Khlebodarova Т М, Sukhanova М Ih., Vasenkova IА , Kaidanov L Z, Rauschenbach I Yu Prolonged negative selection of Drosophila melanogaster for a character of adaptive significance disturbs stress reactivity // Insect Biochem Mol Biol - 1999 - V.29. - P 445-452

7 Gruntenko N.E, Khlebodarova T M , Vasenkova IA, Sukhanova M Jh, Wilson T G , Rauschenbach I Yu Stress-reactivity of a Drosophila melanogaster strain with impaired juvenile hormone action // J Insect Physiol - 2000 - V 46 - P. 451-456

8 Gruntenko N E, Wilson T G, Monastmoti M, Rauschenbach I Yu Stress-reactivity and juvenile hormone degradation in Drosophila melanogaster strains having stress-related mutations I I Insect Biochem Mol Biol - 2000 - V. 30 - P 775-783

9 Gruntenko N.E, Monastmoti M, Wilson T G, Chentsova N A, Sukhanova M Zh, Rauschenbach I Yu Role of stress response m adaptation of individuals and populations (Drosophila model) // Proceedings of the international conference "Biodiversity and dynamics of ecosystems in North Eurasia" - Novosibirsk -2000 -V 1 -Parti -P 31-33

10 Грунтенко H E , Монастириоти M, Раушенбах И Ю Биогенные амины контролируют метаболизм ювенильного гормона у имаго Drosophila melanogaster // Докл РАН - 2001. - Т 376 - С 427-429

11 Грунтенко Н Е , Андреенкова Е В , Монастириоти М , Раушенбах И Ю Биогенные амины негативно регулируют активность синтезирующих их ферментов у имаго Drosophila // Докл. РАН -2001 -Т 379 - С 567-569

12 Раушенбах И Ю , Грунтенко Н Е , Ченцова Н А , Хирашима А , Суханова М Ж, Андреенкова Е В , Глазко Г В Взаимодействие гормонов в контроле репродуктивной функции самок Drosophila в условиях стресса генетически детерминировано//Генетика -2001 -Т 37 -С 1243-1250

13 Грунтенко НЕ, Хлебодарова ТМ, Васенкова И А, Уилсон ТГ, Ченцова Н А, Раушенбах И Ю Мутация, нарушающая рецепцию ювенильного гормона, изменяет репродуктивные характеристики Drosophila melanogaster в норме и при стрессе // Труды международной конференции "Генетика i Селекцш в Украш1 наМеяа Тисячщлггь" -Кшв -2001 -Т 1 - С 238-241.

14 Gruntenko N Е , Adonjeva N В , Karpova Е К , Chentsova N А , Faddeeva N V, Rauschenbach I Yu Dopamine and juvenile hormone in the control of Drosophila reproduction under normal conditions and heat stress // Proceedings of the third international conference on Bioinformatics of genome regulation and structure BGRS'2002 -Novosibirsk -2002 - V 4 -P 72-74

15 Chentsova N A , Gruntenko N E , Andreenkova E V, Adonyeva N V, Rauschenbach I Yu Stress response in Drosophila melanogaster strain mactive with decreased tyramine and octopamine content // J Comp Physiol В - 2002 -

V 172 - P. 643-650

16 Раушенбах И Ю, Адоньева Н В , Грунтенко Н Е , Карпова Е К, Ченцова Н А , Фаддеева Н В Синтез и деградация ювенильного гормона у Drosophila находятся под общим контролем // Докл. РАН - 2002 - Т 386 - С. 136-138

17 Gruntenko N.E, Chentsova N А, Andreenkova Е V, Bownes М, Segal D, Adonyeva N V, Rauschenbach I Yu Stress response m a juvenile hormone deficient Drosophila melanogaster mutant apterous56^// Insect Mol Biol - 2003 -V. 12 - N 4 -P 353-363

18 Gruntenko N E , Bownes M , Terashima J , Sukhanova M Zh , Rauschenbach I Yu Heat stress affects oogenesis differently m wild type Drosophila virihs and a mutant with altered juvenile hormone and 20-hydroxyecdysone levels // Insect Mol Biol -2003 -V12-N4-P 393-404

19 Грунтенко H E, Карпова E К, Раушенбах И Ю Ювенильный гормон контролирует откладку яиц у Drosophila при тепловом стрессе // Докл РАН -2003 - Т 392 -N 2 - С 283-285

20 Раушенбах И Ю , Грунтенко Н Е, Баунс М, Карпова Е К , Ченцова Н А , Суханова М Ж, Адоньева Н В При стрессе экдистероиды контролируют ранние, а ювенильный гормон поздние стадии оогенеза у Drosophila // Докл РАН -2003 -Т 389 -N 1 -С 139-141

21 Раушенбах И Ю Ченцова Н А , Грунтенко Н Е , Фаддеева Н В , Богомолова Е В Баланс аллелей, регулирующих базальный уровень дофамина у Drosophila, адаптивен для популяции // Докл РАН - 2003 - Т 393 - N 6 -С 847-848

22 Gruntenko N Е, Chentsova N А , Andreenkova Е V , Karpova Е К, Glazko G V , Monastinoti М, Rauschenbach I Yu The effect of mutations altering biogenic amine metabolism in Drosophila on viability and the response to heat stress // Arch Insect Biochem Physiol.-2004 - V55-N2-C 55-67

23 Raushenbach IY , Gruntenko N E , Bownes M, Adomeva N V, Terashima J , Karpova E К, Faddeeva N V„ Chentsova N A The role of juvenile hormone in the control of reproductive function in Drosophila virihs under nutritional stress // J Insect Physiol - 2004 - V 50 - P 323-330

24 Грунтенко H E, Раушенбах И Ю Адаптивное значение генов,

контролирующих уровень биогенных аминов Drosophila // Генетика. - 2004 -Т 40 -N 7 - С 869-876

25.Раушенбах И Ю , Грунтенко Н Е , Ченцова Н А , Адоньева Н В , Карпова Е К Наличие обратной связи в регуляции титра ювенильного гормона биогенными аминами у Drosophiltdae // Докл РАН. - 2004 - Т 397 - N 3 -С 427-429

26 Раушенбах И Ю , Адоньева Н В , Грунтенко Н Е , Карпова Е К, Фаддеева Н В Ювенильный гормон контролирует процесс откладки яиц и плодовитость Drosophila virilis при голоде И Онтогенез -2004 -Т 35 -N 5 -С 366-371

27 Gruntenko N Е , Karpova Е К , Adonyeva N V , Chentsova N А, Faddeeva NV, Alekseev AA, Rauschenbach I Yu Juvenile hormone, 20-hydroxyecdysone and dopamine interaction in Drosophila virilis reproduction under normal and nutritional stress conditions//J Insect Physiol -2005 -V 51.-P 417-425

28 Gruntenko N E , Karpova E К, Alekseev A A , Chentsova N A, Saprykina Z V , Bownes M, Rauschenbach I Yu Effects of dopamine on juvenile hormone metabolism and fitness in Drosophila virilis // J Insect Physiol -2005 -V 51 -P 959-968

29 Раушенбах И Ю , Грунтенко Н Е , Карпова Е К , Адоньева Н В , Алексеев А А, Володин В В 20-гидроксиэкдизон взаимодействует с ювенильным гормоном и дофамином в контроле плодовитости Drosophila virilis // Докл РАН -2005.-Т 400 -С 847-849

30 Грунтенко Н Е , Карпова Е К , Алексеев А А , Фаддеева Н В , Раушенбах И Ю Экспериментальное снижение уровня дофамина драматически снижает приспособленность Drosophila virilis // Докл РАН - 2005 - Т 401 - С 424426

31 Карпова Е К , Грунтенко Н Е, Раушенбах И Ю Ген ecdysonelessl регулирует метаболизм ювенильного гормона и дофамина у Drosophila melanogaster // Генетика -2005 -Т 41 -N 11 -С 1480-1486

32 Раушенбах И Ю , Грунтенко Н Е , Карпова Е К, Адоньева Н В , Алексеев А А, Ченцова Н А, Шумная JIВ , Фаддеева Н В Механизм влияния мутации apterous56f на репродуктивную функцию Drosophila melanogaster II Генетика

-2006 -Т 42 -N 2 -С 169-176

33 Грунтенко Н Е, Карпова Е К , Алексеев А А, Н А Ченцова, Шумная J1.B , Ушакова МА, Раушенбах ИЮ Повышение уровня дофамина ускоряет половое созревание особей Drosophila melanogaster с дефицитом ювенильного гормона // Докл РАН -2006 -T-406 -N4-C 561-563

34 Раушенбах И Ю , Ченцова Н А, Алексеев А А, Грунтенко Н Е, Карпова Е К Дофамин влияет на уровень 20-гидроксиэкдизона у самок Drosophila virilis // Докл РАН -2006 -Т 407 -N 5 -С 715-717

35 Раушенбах И Ю, Грунтенко Н Е, Карпова Е К, Алексеев А А, Ченцова Н А Влияние октопамина на репродуктивную функцию Drosophila melanogaster опосредуется гонадотропинами // Докл РАН - 2006 - Т 410 - N 5 - С 407-409

36 Раушенбах И Ю, Ченцова Н А , Грунтенко Н Е, Алексеев А А, Комарова Т Н, Васильев В Г Октопамин регулирует уровень 20-гидроксиэкдизона у самок Drosophila // Докл РАН -2006 -Т 411 -N 1 -С 461-463

37. Раушенбах И Ю , Карпова Е К , Грунтенко Н Е , Сапрыкина 3 В , Шумная JIВ, Фаддеева Н В Биогенные амины, как нейрогормоны, регулируют репродуктивную функцию Drosophila // Онтогенез — 2007. - Т 38. — N. 1. - С 52-58

38 Раушенбах И Ю , Карпова Е К , Грунтенко Н Е , Шумная Л В , Фаддеева Н В Влияние биогенных аминов на метаболизм ювенильного гормона в норме и при тепловом стрессе у самцов Drosophila // Докл РАН - 2007 - Т 413 - N 1 -С 135-137

39 Gruntenko N Е , Karpova Е К , Alekseev А А , Chentsova N А , Bogomolova Е V, Faddeeva N V, Saprykina Z V , Bownes M, Rauschenbach I Yu Effects of octopamme on juvenile hormone metabolism, dopamine and 20-hydroxyecdysone contents and reproduction in Drosophila // Arch Insect Biochem. Physiol - 2007 -V 65 - N. 2 -P 85-94

40 Rauschenbach I Yu , Chentsova N A, Alekseev A A, Gruntenko N E , Adonyeva N.V., Karpova E К, Komarova T N, Vasihev V.G., Bownes M Dopamine and octopamme regulate 20-hydroxyecdysone level in vivo in Drosophila // Arch Insect Biochem Physiol -2007 -V 65 - N. 2. - P 95-102

41 Раушенбах И Ю , Грунтенко Н Е , Адоньева Н В , Шумная Л В , Фаддеева Н В Нарушение баланса гонадотропинов снижает приспособленность Drosophila // Докл. РАН -2007.-Т 415 -N 1 - С 139-147

42 Gruntenko N Е , Rauschenbach I.Yu 20-hydroxyecdysone, juvenile hormone and biogenic amines mechanisms of interaction in control of Drosophila reproduction under normal and stressful conditions // In Ecdysone, structures and functions -Berlin. Springer, - in press

Подписано к печати 31 01.2008 г

Формат бумаги 60x90 1/16 Печ л 2 Уч-изд л 1,4

Тираж 110 экз Заказ 9

Ротапринт Института цитологии и генетики СО РАН 630090, Новосибирск, пр ак Лаврентьева, 10

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Грунтенко, Наталия Евгеньевна

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Оогенез насекомых.

1.2. Гонадотропины насекомых.

1.2.1. 20-гидроксиэкдизон.

1.2.2. Ювеншъный гормон.

1.3. Биогенные амины насекомых.

1.3.1. Функции биогенных аминов насекомых.

1.3.2. Метаболизм биогенных аминов у Drosophila.

1.4. Механизмы адаптации насекомых.

1.4.1. Адаптация и приспособленность.

1.4.2. Стрессоры и стресс-ответ.

1.4.3. Нейроэндокринная стресс-реакция.

1.4.4. Реакция теплового шока.

1.4.5. Стресс-ответ на уровне популяции.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Взаимодействие гонадотропинов и биогенных аминов в контроле адаптации имаго дрозофилы к стрессирующим условиям"

Проблема стресса, давно привлекавшая внимание биологов, становится особенно значимой в настоящее время в связи с непрерывно ухудшающейся экологической ситуацией в мире. Эффективным способом защиты организмов от стрессорных воздействий является нейроэндокринная стресс-реакция. Сходство в нейрохимических и физиологических изменениях у беспозвоночных и позвоночных в ответ на стрессорное воздействие свидетельствует о том, что реакция на стресс - это совокупность древних, сохраненных в эволюции механизмов (Rauschenbach et al., 1987; Jancovic-Hladni, 1991; Cymborovski, 1991; Rauschenbach, 1991; Neckameyer, Weinstein, 2005). Ряд компонентов стресс-реакции идентичен у млекопитающих и насекомых, разошедшихся в эволюции более 600 миллионов лет назад (обз.: Chernysh, 1991). Более того, некоторые из них задействованы в стресс-реакции даже у растений - так, уровни катехоламинов меняются у растений картофеля под действием разных стрессирующих внешних факторов (Swiedrych et al. 2004).

Известно, что ряд гормонов, задействованных в стресс-реакции насекомых, также контролирует приспособленность, важнейшими компонентами которой являются способность оставить потомство и способность адаптироваться к неблагоприятным условиям (обзоры: Jancovic-Hladni, 1991; Cymborovski, 1991; Rauschenbach, 1991; Раушенбах, 1997). Изучение закономерностей взаимодействия этих гормонов в контроле репродуктивной функции и жизнеспособности насекомых в стрессирующих условиях является одной из актуальных задач современной биологии, поскольку выяснение этих закономерностей имеет существенное значение не только в теоретическом плане, но также может быть использовано при разработке новых, безопасных для человека, мер защиты от насекомых-вредителей и способов успешного разведения полезных насекомых. Такого рода исследования требуют возможности фармакологического изменения уровня гормонов и проведения генетических экспериментов, для чего максимально удобной моделью является дрозофила, как наиболее изученный объект с генетической точки зрения, и дающий возможность быстрого получения больших выборок экспериментальных насекомых.

Различные компоненты ответа насекомых на стрессирующее воздействие изучаются с начала 80-х годов прошлого века. Установлено, что в стресс-ответ вовлечены биогенные амины (октопамин (OA), дофамин (ДА), серотонин) и гонадотропины (ювенильный гормон (ЮГ) и экдистероиды) (Rauschenbach et al., 1980, 1984,1987, 1993,1995а; Orchard and Loughton, 1981; Cymborowski et al., 1982; Davenport and Evans, 1984; Woodring et al., 1988; Hirashima et al., 1993a,b, 2000a,b; Раушенбах и др., 2000а).

Механизм стресс-реакции детально исследован у имаго Drosophila virilis. Было показано, что уже через 15 мин после начала стрессирования (38°С) содержание ДА резко возрастает за счет его выброса из депо. Повышение содержания амина сопровождается падением активности первого фермента его синтеза, тирозингидроксилазы (ТГ) (Rauschenbach et al., 1993, 1995b). Такая же картина наблюдается в системе метаболизма OA (Sukhanova et al., 1997; Hirashima et al., 2000b). Система метаболизма ЮГ после 180 мин стрессирования отвечает падением деградации гормона (возможным повышением его титра) (Rauschenbach et al., 1995а). После 60 мин стрессирования (а возможно и ранее) начинает возрастать уровень 20-гидроксиэкдизона (20Э) (Раушенбах и др., 2000а; Hirashima et al., 2000а).

Изучение генетического контроля этих компонентов стресс-реакции у D. virilis (Rauschenbach et al., 1984, 1993, 1995a, b, 1997; Sukhanova et al., 1996, 1997; Гренбэк и др., 19976; Хлебодарова и др. 19986; Суханова и др., 1999, 2001) привело к заключению о существовании единого запускающего звена для всех компонентов стресс-реакции (Раушенбах и др., 20006). В поисках такого центрального звена было исследовано взаимодействие нейроэндокринной стресс-реакции и клеточной реакции теплового шока. Оказалось, что хотя они взаимосвязаны и, по-видимому, находятся под общим контролем, последняя не является пусковым звеном стресс-реакции (Грунтенко и др., 1998; Хлебодарова и др., 1998; Раушенбах и др., 2001). Функционирование других компонентов реакции в качестве такого запускающего звена оставалось под вопросом.

Гонадотропная роль ЮГ и 20Э у насекомых давно не подвергается сомнению (обз.: Simonet et al., 2004), однако до сих пор не выработано единой точки зрения на вклад каждого из гормонов в контроль оогенеза даже у такого хорошо изученного вида, как D. melanogaster.

Неоднократно продемонстрировано, что метаболизм 20Э у самок насекомых регулируется ЮГ (обзоры: Bownes, 1989; Raikhel et al 2004). Показано также влияние 20Э на синтез ЮГ in vitro (Watson et al., 1986; Granger et al., 1987; Whisenton et al., 1987). Однако влияет ли 20Э на метаболизм ЮГ in vivo и каков механизм взаимодействия этих гормонов в контроле размножения насекомых в нормальных и стрессирующих условиях не было исследовано.

В экспериментах in vitro показано, что экзогенные биогенные амины (OA и ДА) влияют на метаболизм гонадотропинов (ЮГ и 20Э) (Thompson et al., 1990; Woodring, Hoffmann, 1994; Rachinsky, 1994 Granger et al., 1996; Hirashima et al., 1999a), но существует ли такое взаимодействие in vivo и как оно влияет на репродуктивную функцию в нормальных и стрессирующих условиях не установлено.

Поскольку биогенные амины, OA и ДА, контролируют энергетический метаболизм насекомых (стимулируют превращение гликогена в трегалозу, окисление глюкозы и трегалозы, выделение липидов из жирового тела (Candy, 1979; Downer, 1979; Orchard et al., 1982; Woodring et al., 1989)), предполагали, что они должны играть роль в адаптации индивидуумов к неблагопрятным условиям (обз.: Раушенбах, Шумная, 1993). Однако данные, подтверждающие это предположение, отсутствовали.

Установлено, что стресс-реакция личинок насекомых носит адаптивный характер, помогая им осуществить метаморфоз в неблагоприятных условиях (Rauschenbach et al., 1987). Логично предположить, что стресс-реакция, обнаруженная у имаго дрозофилы, включающая в себя изменения в метаболизме биогенных аминов и гонадотропинов (Rauschenbach et al., 1993, 1995а; Hirashima et al., 2000a,b), также способствует адаптации. Это предположение нуждается в проверке.

Целью настоящей работы является выяснение механизмов взаимодействия стресс-связанных гормонов имаго дрозофилы (гонадотропинов - 20-гидроксиэкдизона и ювенильного гормона, и биогенных аминов - октопамина и дофамина) в контроле приспособленности (жизнеспособности в неблагоприятных условиях среды и плодовитости).

Для достижения этой цели были поставлены следующие конкретные задачи:

1. Исследовать взаимодействие стресс-связанных гормонов дрозофилы в нормальных и стрессирующих условиях среды.

2. Выяснить, является ли один из стресс-связанных гормонов дрозофилы пусковым звеном для всех остальных.

3. Охарактеризовать течение оогенеза и гормональный статус самок дрозофилы при стрессовых воздействиях различной этимологии и при мутационном или фармакологическом изменении уровня стресс-связанных гормонов.

4. Проанализировать влияние стрессовых воздействий и измененных (в результате мутации или фармакологически) уровней каждого из стресс-связанных гормонов на плодовитость D. virilis и D. melanogaster.

5. Установить влияет ли взаиморегуляция стресс-связанных гормонов на приспособленность дрозофилы.

6. Выяснить роль стресс-связанных гормонов в обеспечении адаптации дрозофилы на индивидуальном и популяционном уровнях.

Научная новизна. В работе впервые показано, что биогенные амины регулируют in vivo метаболизм ЮГ у самок дрозофилы: (1) мутации, изменяющие содержание OA и

ДА у D. melanogaster, вызывают изменения в уровне деградации ЮГ у самок, но не у самцов; (2) экспериментальное изменение уровня ДА и OA также вызывает у самок, но не у самцов D. virilis и D. melanogaster изменения в уровне деградации ЮГ. Причем ДА ингибирует деградацию гормона у молодых самок и стимулирует ее у половозрелых; OA ингибирует деградацию ЮГ у тех и других.

Впервые обнаружено, что в регуляции титра ЮГ дофамином существует обратная связь: (1) экспериментальное повышение титра ЮГ вызывает резкое снижение уровня ДА у молодых самок дрозофилы (D. virilis и D. melanogaster) и его повышение у половозрелых; (2) снижение титра ЮГ в результате мутации повышает уровень ДА у молодых самок D. melanogaster.

Впервые in vivo продемонстрировано, что биогенные амины регулируют титр 20Э у самок дрозофилы: мутация, лишающая D. melanogaster OA (TfihnMI8), резко снижает уровень 20Э, а экспериментальное повышение содержания OA повышает уровень гормона у молодых самок D. virilis; повышение содержания ДА также вызывает возрастание уровня 20Э у молодых самок D. virilis.

Впервые установлено, что 20Э регулирует in vivo метаболизм ЮГ и осуществляет это опосредованно через систему метаболизма ДА: (1) экспериментальное повышение титра 20Э увеличивает уровень ДА у молодых самок D. virilis и D. melanogaster и снижает его у половозрелых, вызывая тем самым сниженние деградации ЮГ у тех и других; (2) резкое падение титра 20Э, вызываемое у D. melanogaster мутацией ecdysonless1 при рестриктивной температуре, напротив, снижает уровень ДА у молодых самок и повышает у половозрелых, приводя к резкому повышению деградации ЮГ у тех и других.

Впервые получены данные, свидетельствующие, что синтез и деградацция ЮГ у дрозофилы находятся в противофазе и под общим контролем: (1) мутация apterous56* D. melanogaster, вызывающая драматическое снижение синтеза ЮГ резко повышает деградацию гормона; (2) экспериментальное повышение титра ЮГ у самок D. virilis вызывает резкое снижение его деградации.

Впервые выяснено, что ни один из стресс-связанных гормонов дрозофилы не является пусковым звеном в развитии стресс-реакции.

Впервые установлено, что тепловой стресс и голодание вызывают у самок D. virilis однотипные изменения в процессе оогенеза: задержку созревания вителлогенических ооцитов и деградацию части из них вследствие повышения титра 20Э, и накопление зрелых ооцитов, вызываемое повышением уровня ЮГ.

Впервые показано, что экспериментальное повышение титра ЮГ у самок D. virilis вызывает остановку откладки яиц, но не снижает их плодовитость, тогда как экспериментальное повышение титра 20Э не приводит к остановке откладки яиц, но вызывает длительное снижение плодовитости.

Впервые обнаружено, что отклонения (повышение/снижение) в уровне биогенных аминов вызывают резко негативные изменения в репродуктивной функции самок, но не самцов, дрозофилы в нормальных условиях. Вместе с тем мутации, изменяющие содержание аминов, обеспечивают мутантным самкам преимущество в стрессирующих условиях, ускоряя выход репродуктивной системы из состояния стресса.

Впервые продемонстрировано, что нарушение баланса гонадотропинов, ЮГ и 20Э, приводит к снижению термоустойчивости самок и самцов дрозофилы.

Впервые установлено, что длительная селекция D. melanogaster по половой активности самцов в плюс и минус направлениях приводит к изменениям в системах метаболизма ЮГ и OA у самок, а мутации, нарушающие ответ системы ЮГ на стрессор, приводя к снижению плодовитости в нормальных условиях, дают преимущество в оставлении потомства в стрессирующих условиях.

Впервые показано, что в природных популяциях D. melanogaster с высокой частотой встречаются мутантные самки с нарушенным ответом системы метаболизма ЮГ на действие стрессора.

Положения, выносимые на защиту.

1. У самок дрозофилы существует механизм взаиморегуляции стресс-связанных гормонов - биогенных аминов (ДА и OA) и гонадотропинов (ЮГ и 20Э). Наличие такого механизма позволяет сохранять баланс гонадотропинов в условиях, вызывающих изменения в уровне одного из них, и способствует адаптации на индивидуальном и популяционном уровнях.

2. Механизм ответа репродуктивной системы самок дрозофилы на различные стрессорные факторы универсален. Стрессирующие воздействия различной этимологии вызывают: замедление созревания вителлогенических ооцитов, деградацию части из них, накопление зрелых ооцитов, ингибирование экспрессии yolk protein генов, прекращение откладки яиц и снижение плодовитости в течение некоторого времени после ее возобновления. Для нормального течения оогенеза необходимо сохранение баланса гонадотропинов, ЮГ и 20Э.

3. Роль ЮГ и 20Э в регуляции оогенеза дрозофилы различна: завершающие стадии созревания ооцитов и процесс откладки яиц в норме и при стрессе регулируются ЮГ, а 20Э ответственен за развитие ооцитов на ранних вителлогенических стадиях и их деградацию при стрессе. Биогенные амины (ДА и OA) регулируют процесс оогенеза и плодовитость самок, но не самцов, дрозофилы, изменяя, как нейрогормоны, титр гонадотропинов. 4. Взаиморегуляция стресс-связанных гормонов дрозофилы в условиях стресса генетически детерминирована: мутация в системе метаболизма одного из этих гормонов (ДА, OA, ЮГ и 20Э) изменяет стресс-реактивность всех остальных, хотя ни один из них не является пусковым звеном стресс-реакции.

Апробация работы. Результаты работы были доложены или представлены на 1, 2 и 3 съездах ВОГИС (Саратов, 1994; Санкт-Петербург, 2000; Москва 2004), на международных конференциях «Агробиология и биотехнология растений и животных» (Киев, 1997), «Современные концепции эволюционной генетики» (Новосибирск, 1997), «Адаптация организма к природным и экосоциальным условиям среды» (Бишкек,

1998), «Генетическая и онтогенетическая психонейро-эндокринология» (Новосибирск,

1999), «Молекулярно-генетические маркеры животных» (Киев, 1999), «Биоразнообразие и динамика экосистем Северной Евразии (Новосибирск, 2000), «Генетика и Селекция в Украине на Стыке тысячелетий» (Киев, 2001), «Биоинформатика регуляции и структуры генома» (Новосибирск, 2002) и «Эндокринная регуляция физиологических функций в норме и патологии» (Новосибирск, 2002), на VII, VIII и IX Международных конференциях по ювенильным гормонам (Иерусалим, 1999; Кингз Бич, 2004; Йорк, 2007), на XXX Всероссийском совещании по проблемам высшей нервной деятельности (Санкт-Петербург, 2000), на VI Восточноевропейской конференции международного общества нейробиологии беспозвоночных (Москва-Пущино, 2000), VI Европейском симпозиуме по экофизиологии беспозвоночных (Санкт-Петербург, 2001), на XVII, XVIII Европейских конференциях по исследованиям на Drosophila (Эдинбург, 2001; Геттинген, 2003), на XV и XVI Международных симпозиумах по экдизону (Крит, 2002; Гент 2006), на III Международной научной конференции молодых ученых «Актуальные вопросы современной биологии и биотехнологии» (Алматы, 2003), на XIII Международном совещании и VI школе по эволюционной физиологии (Санкт-Петербург, 2006) и на 2 Международном конгрессе по исследованию стресса (Будапешт, 2007).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 73 научных работы, из них статей - 41, в том числе в зарубежной печати - 13. Основные результаты получены автором самостоятельно. Ряд экспериментов выполнен с участием Хлебодаровой Т.М.,

Заключение Диссертация по теме "Энтомология", Грунтенко, Наталия Евгеньевна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При стрессе изменения, происходящие в этой системе взаимодействий, приводят к развитию универсальной реакции репродуктивной системы самок насекомых, способствующей адаптации на популяционном уровне. Так, задержка откладки яиц, вызываемая повышением титра ЮГ, позволяет популяции «переждать» кратковременные неблагоприятные условия без значительной потери потенциальной численности, а деградация части вителлогенических ооцитов и снижение плодовитости, вызываемое повышением титра 20Э позволяет уменьшить конкуренцию за пищевые ресурсы в следующем поколении, если неблагоприятные условия сохраняются длительное время.

Адаптивным для популяции является полиморфизм как по базальному уровню стресс-связанных гормонов, так и по способности последних отвечать на стрессирующее воздействие. Различный базальный уровень ДА обеспечивает устойчивость к различным видам стресса и, следовательно, полиморфизм по этому

1. Показано, что у самок Drosophila virilis и D. melanogaster существует механизм взаиморегуляции стресс-связанных гормонов (биогенных аминов -дофамина и октопамина, и гонадотропинов - ювенильного гормона и 20-гидроксиэкдизона) в нормальных условиях среды: дофамин и октопамин регулируют метаболизм ювенильного гормона и, через него, титр 20-гидроксиэкдизона; регуляция метаболизма ювенильного гормона дофамином носит онтогенетический характер, и в ней существует обратная связь; ювенильный гормон регулирует титр 20-гидроксиэкдизона, и в этой регуляции есть обратная связь, опосредованная через систему метаболизма дофамина. У самцов подобный механизм не выявлен.

2. Продемонстрировано, что наличие механизма взаиморегуляции стресс-связанных гормонов повышает приспособленность: фармакологическое увеличение уровня дофамина или 20-гидроксиэкдизона у самок линии D. melanogster с мутацией, резко снижающей синтез ювенильного гормона, ускоряет их созревание и повышает плодовитость молодых особей.

3. Установлено наличие генетически детерминированного взаимодействия стресс-связанных гормонов дрозофилы в условиях стресса: мутация в системе метаболизма одного из них нарушает стресс-реактивность всех остальных, однако ни дофамин или октопамин, ни ювенильный гормон или 20-гидроксиэкдизон не являются пусковым звеном стресс-реакции дрозофилы.

4. Обнаружено, что механизм ответа репродуктивной системы дрозофилы на различные стрессорные факторы (высокую температуру, голодание) включает деградацию части ранних вителлогенических ооцитов (стадии 8, 9); задержку прохождения ооцитов через стадию 10; накопление зрелых ооцитов 14 стадии; ингибирование экспрессии yolk protein генов; прекращение откладки яиц и снижение плодовитости в течение некоторого времени после ее возобновления.

5. Установлено, что завершающие стадии созревания ооцитов и процесс откладки яиц в норме и при стрессе регулируются у дрозофилы ювенильным гормоном, а за развитие ооцитов на ранних вителлогенических стадиях и деградацию ооцитов при стрессе ответственен 20-гидроксиэкдизон. Продемонстрировано, что биогенные амины регулируют процесс оогенеза и плодовитость самок, но не самцов, дрозофилы, изменяя, как нейрогормоны, титр гонадотропинов.

6. Обнаружено, что изменение базального уровня (уровня в нормальных условиях) дофамина снижает выживаемость особей D. virilis и D. melanogaster при

Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Грунтенко, Наталия Евгеньевна, Новосибирск

1. Аникеева Н.В, Забанов С.А, Васильева JI.A, Ратнер В.А. Влияние теплового шока на транспозиции МГЭ Dm412 в трех изогенных линиях Drosophila melanogaster II Генетика. 1994. - Т. 30. - С. 212-217.

2. Беляев Д.К, Бородин П.М. Влияние стресса на частоту кроссинговера во 2-ой хромосоме домовой мыши // Докл. Акад. Наук СССР. 1980. - Т. 253. - С. 727-729.

3. Васенкова И.А, Хлебодарова Т.М, Суханова М.Ж, Грунтенко Н.Е, Гренбэк Л.Г, Раушенбах И.Ю. Реакция теплового шока нарушена у неспособной к нейрогормональной стресс-реакции линии Drosophila virilis 11 Цитология и генетика. 2000. - Т. 34, - №3, - С. 43-48.

4. Васильева Л.А, Бубенщикова Е.В, Ратнер В.А. Новое подтверждение явления индукции транспозиций МГЭ тяжелым тепловым шоком // Генетика. 1998. - Т. 34.-С. 1243-1250.

5. Васильева Л.А, Ратнер В.А, Бубенщикова Е.В. Стрессовая индукция транспозиций ретротранспозонов дрозофилы: реальность явления, характерные особенности и возможная роль в быстрой эволюции // Генетика. 1997. - Т. 33. -С. 1083-1093.

6. Городецкий В.П, Жученко А.А, Король А.Б. Эффективность сопряженного отбора по рекомбинации у дрозофилы // Генетика. 1990. - Т. 26. - №11. - С. 19421952.

7. Гренбэк Л.Г, Хлебодарова Т.М, Грунтенко Н.Е, Суханова М.Ж, Шумная Л.В, Анкилова И.А, Раушенбах И.Ю. Генетический контроль активности ДФФ-чувствительной эстеразы ювенильного гормона Drosophila virilis II Генетика. -1997а.-Т. 33.-С. 920-923.

8. Гренбэк Л.Г, Хлебодарова Т.М, Грунтенко Н.Е, Суханова М.Ж, Шумная Л.В, Раушенбах И.Ю. Генетический контроль ответа системы метаболизма ЮГ Drosophila virilis на стрессирующие воздействия // Генетика. 19976. - Т. 33. - С. 202-204.

9. Грунтенко Н.Е, Хлебодарова Т.М, Гренбэк Л.Г, Суханова М.Ж, Захаров И.К, Раушенбах И.Ю. Генетический контроль метаболизма ювенильного гормона у Drosophila melanogaster II Генетика. 1996. - Т. 32. - С. 228-232.

10. Грунтенко Н.Е, Хлебодарова Т.М, Анкилова И.А, Суханова М.Ж, Кайданов Л.З, Раушенбах И.Ю. Система деградации ювенильного гормона не играет роли в репродуктивной функции самцов Drosophila melanogaster II Докл. РАН. 1998. -Т. 359.-С. 428-429.

11. Грунтенко Н.Е., Хлебодарова Т.М., Суханова М.Ж., Васенкова И.А., Раушенбах И.Ю. Нарушение синтеза белков теплового шока не препятствует нормальному развитию стресс-реакции у Drosophila melanogaster П Докл. РАН. 1998. - Т. 362. -С. 844-845.

12. Грунтенко Н.Е., Захаренко Л.П., Раушенбах И.Ю. Ионизирующая радиация вызывает развитие стресс-реакции у Drosophila melanogaster И Докл. РАН. 1998. -Т. 360.-С. 415-416.

13. Гренбэк Л. Г., Хлебодарова Т. М., Грунтенко Н. Е., Суханова М. Ж., Шумная Л.

14. B., Раушенбах И. Ю. Генетический контроль ответа системы метаболизма ЮГ Drosophila virilis на стрессирующие воздействия // Генетика. 1997. - Т. 33. - С. 202-204.

15. Евгеньев М.Б., Денисенко О.М. Влияние to-мутации на экспрессию генов, индуцируемых тепловым шоком у Drosophila melanogaster. Сообщение III. Синтез белков, родственных БТШ70. // Генетика. 1990. - Т. 26. - С. 266-271.

16. Животенко Е. Ю., Кутузова Н. М., Филиппович Ю. Б. Сопоставление активности тирозиндекарбоксилазы в онтогенезе комнатных мух и тутового шелкопряда // Онтогенез. 1990. - Т. 21 - №5. - С. 548-551.

17. Жимулев И.Ф. Хромомерная организация политенных хромосом. Новосибирск: Наука, 1994. - 565 с.

18. Забанов С.А., Васильева Л.А., Ратнер В.А. Экспрессия количественного признака radius incompletus у дрозофилы и локализация мобильных элементов МДГ1 и copia II Генетика. 1990. - Т .26. - С. 1144-1153.

19. Забанов С.А., Васильева Л.А., Ратнер В.А. Множественная индукция транспозиций МГЭ В104 у дрозофилы тяжелым тепловым шоком // Генетика. -1994.-Т. 30.-С. 218-224.

20. Имашева А.Г. Стрессовые условия среды и генетическая изменчивость в популяциях животных // Генетика. 1999. - Т. 35. - С. 421-431.

21. Кайданов Л.З., Мыльников С.В., Иовлева О.В., Галкин А.П. Направленный характер генетических изменений при длительном отборе линий Drosophila melanogaster по адаптивно важным признакам // Генетика. 1994. - Т. 30. - №8.1. C. 1085-1096.

22. Калуев А.В. Проблемы изучения стрессорного поведения. Киев: КСФ, 1999. -134 с.

23. Корочкин Л.И. Некоторые аспекты проблемы генов-регуляторов в генетике развития // Онтогенез. 1982. - Т. 13. - С. 211-220.

24. Озернюк Н.Д. Температурные адаптации. М.: Изд-во МГУ, 2000. - 205 с.

25. Ратнер В.А., Васильева JI.A. Мобильные генетические элементы и количественные признаки у дрозофилы: факты и гипотезы // Генетика. 1992. - Т. 28.-№11.-С. 15-27.

26. Ратнер В.А., Васильева Л.А. Роль мобильных генетических элементов (МГЭ) в микроэволюции // Генетика. 1992. - Т. 28. - №12. - С. 5-17.

27. Раушенбах И.Ю. Нейроэндокринная регуляция развития насекомых в условиях стресса. Генетико-физиологические аспекты. Новосибирск: Наука, 1990. - 165 с.

28. Раушенбах И.Ю. Стресс-реакция насекомых: механизм, генетический контроль, роль в адаптации // Генетика. 1997. - Т. 33. - С. 1110-1118.

29. Раушенбах И.Ю., Голошейкина Л.Б., Корочкина Л.С., Корочкин Л.И. Возможная роль генетически контролируемых особенностей системы эстераз в устойчивости к действию высокой температуры у Drosophila virilis II Генетика. 1977. - Т. 13. -С. 1054-1063.

30. Раушенбах И.Ю., Грунтенко Н.Е., Васенкова И.А., Хлебодарова Т.М., Суханова

31. М.Ж., Корочкин Л.И. О некоторых закономерностях генетического контроля стресс-реакции Drosophila II Генетика. 2001. - Т. 37. - №1. - С. 73-80.

32. Раушенбах И.Ю., Лукашина Н.С. Стрессоподобная реакция насекомых на экстремальные воздействия // Журн. общ. биологии. 1984. - Т. 45. - С. 536-544.

33. Раушенбах И.Ю., Суханова М.Ж., Хирашима А., Суцугу Е., Куано Е. Роль системыэкдистероидов в регуляции размножения Drosophila в стрессирующих условиях среды // Докл. РАН. 2000а. - Т. 375. - №4. - С. 568-570.

34. Раушенбах И.Ю., Хлебодарова Т.М., Суханова М.Ж., Грунтенко Н.Е., Гренбэк Л.Г., Васенкова И. А. Единый генетический контоль различных звеньев стресс-реакции существует // Монография по трудам международной конференции35

Информация о работе

Грунтенко, Наталия Евгеньевна
доктора биологических наук
Новосибирск, 2007
ВАК 03.00.09

Диссертация

Взаимодействие гонадотропинов и биогенных аминов в контроле адаптации имаго дрозофилы к стрессирующим условиям - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы