Разработка новых тест-систем Drosophila melanogaster для оценки отрицательных последствий загрязнения окружающей среды Сидорская, Виола Анатольевна

Введение к работе

Актуальность темы.

Исходя из концепции охраны окружающей среды, остро встает вопрос о необходимости организации широкой проверки действия внешних факторов с целью выявления патологических, наследственно обусловленных реакций.

Дрозофила (Drosophila (Dr.) melanogaster) входит в состав стандартных батарей гестов для определения мутагенного (Шварцман, 1986; Wurgler, Graf, 1985) и антимутагенного (Гончарова, 1999; Хайцева, 1995) действия различных классов химических веществ. Тесты на основе дрозофилы более экономичны, а по информативной ценности не уступают результатам на млекопитающих (Vogel, 1987). Однако недостаточно освещен вопрос о возможности модификации мутагенных , эффектов путём изменения чувствительности генома тестерного организма. Линии с нарушением адаптивного ответа, как правило, прояатяют повышенную чувствительность < действию повреждающих факторов. К таковым относятся мутагенчувствительные, эадиочувствительные и термочувствительные мутанты дрозофилы (Wurgler и др., 1986; Хромых, 1982; Arking, 1975). Использование этих линий дрозофилы может :пособствовать выявлению механизмов специфической (генотипической) модификации тнетических эффектов тех или иных агентов и взаимодействия различных клеточных жтем (в том числе, репарации ДНК, белков теплового шока), участвующих в юддержании гомеостаза. Кроме того, мало разработаны способы надёжной оценки жнергических эффектов нескольких факторов на геном. В качестве неспецифического фактора, модифицирующего генотоксический эффект химических соединений, может іьіть использовано и действие экстремальной температуры, которая приводит к «запуску» :истемы стрессовых белков, выполняющих универсальные (в отношении других щеточных систем) стабилизирующие функции и обеспечивающих первичный ответ на іействие стрессорного фактора (Tanguary, 1988).

Цель исследования - создание и изучение чувствительности новых тест-систем )r. melanogaster к мутагенному, морфогенному и токсическому действию ірепаратов, различающихся по химической природе и способу действия в клетке, и ізучение возможности специфической и неспецифической модификации этих 'ффектов.

Задачи исследования:

1. Создание линий Dr. melanogaster на основе мутагенчувствительной mus(2)201^G1) и(или) температурочувствительной (l(l)ts403) мутаций Dr. melanogaster, а акже крылового маркера mwh.

2. Анализ мутагенного, морфогенного и токсического эффектов мутагенов прямого и освенного действия у новых линий дрозофилы с нарушением адаптивного ответа.

3. Оценка роли белков теплового шока и репарационных систем в становлении гутагенного, морфогенного и токсических эффектов используемых химических агентов у иний дрозофилы, характеризующихся нарушением в функционировании данных легочных систем.

4. Изучение возможности модификации генетических эффектов мутагенов действием

гипертермии.

5. Оценка чувствительности новых тест-систем дрозофилы по исследуемь показателям в сравнении с традиционно используемыми тестами.

Объекты исследования. Объектами исследования явились созданные нами лаборатории генетики РГПУ им. А.И. Герцена следующие линии дрозофил; mus(2)201^G';mwh,l(l)ts403;mwh, l(l)ts403;mus(2)201^G1;mwh и контрольная линия mwh.

Научная новизна. Впервые сконструированы линии дрозофилы, имеющие в сво< генотипе, кроме крылового маркера mwh мутагенчувствительную мутацию mus(2)20l' которая приводит к нарушениям эксцизионной репарации ДНК, и(ил температурочувствительную деталь l(l)ts403 с нарушением синтеза белков теплово шока. Вьювлены у этих тест-систем новые генетические эффекты, вызванные мутагене прямого действия (этиленимином) и ксенобиотиком (диэтилнитрозоамином). Таю показана возможность модификации индуцированных исследуемыми агентами разш событий (соматический мозаицизм, морфозы щетинок плоскости крьи постэмбриональная гибель потомства) кратковременным последействием теплою стресса. Обнаруженный в ходе исследования морфогенный и сопряженный мутагенные токсический эффекты этих соединений у разных мутантных линий позволяї предположить ведущую роль во многих клеточных процессах мутации mus(2)201 затрагивающей этап эксцизионной репарации. В то же время, возможность модификац генетических эффектов анеугенов гипертермией и дифференциальная чувствительное различных мутантов дрозофилы позволяет предположить о кооперации систем репарац и белков теплового шока как в ходе нормального морфо- и онтогенеза, так и п воздействии химических соединений, нарушающих работу генного аппарата и процесі клеточной пролиферации.

Положения, выносимые на защиту.

1. Повышенная чувствительность разработанных линий - l(l)ts403;mv
.mus(2)201^G1;mwh и l(l)ts403;mus(2)201^GI;mwh в тесте SMART (Somatic Mutation а
Recombination Test)K мутагенам прямого и косвенного действия.

2. Принятая для исследования мутация mus(2)201^G1 обусловливает образован
морфозов волосков крыла при различном анеугенном воздействии.

3. Повышенная чувствительность новых линий дрозофилы к токсическому эффек
этиленимина и диэтилнитрозоамина.

4. Различная генетическая детерминированность спонтанной доминанта
летальности у новых тест-систем.

5. Модифицирующий эффект теплового стресса.

Практическая ценность. Результаты, полученные с применением новых лин дрозофилы, свидетельствуют о повышенной чувствительности их к мутагенно} морфогенному и токсическому действию различных экзогенных факторов, поэтому мої быть рекомендованы в качестве тест-систем с повышенной разрешающей способност для решения практических задач скрининг-анализа.

Обоснованность и достоверность выводов подтверждена необходимым объем экспериментального материала, полученного в ходе нескольких серий эксперимент

введенных в трех повторностях; использованием современных методик исследования, юперсионного и корреляционного анализа, обработкой данных на ЭВМ.

Личный вклад. Автор обосновал цели и задачи исследования, выполнил хпериментальную часть работы и сделал анализ полученных результатов. Статьи, іучньїе доклады подготовлены самостоятельно.

Апробация работы. Результаты проведенных исследований были представлены на 1 .езде ВОГиС (Саратов, 1994), международной научной конференции "Брянщина у токов лесной науки славянских народов" (Брянск, 2000), научно-практической жференции "Экологические исследования и проблемы экологического образования" ірзамас, 1997), 4-й научно-практической конференции "Экологическое образование и >спитание в Нижегородской области" (Нижний Новгород, 1997), Всероссийской научно-эактической конференции "Проблемы экологии и экологического образования: гстояние, пути решения" (Красноярск, 1998), научно-технических конференциях "Вклад іеньгх и специалистов в национальную экономику" (Брянск, 1998), Герценовских гениях РПТУ им. А.И. Герцена (1990-1993), ежегодных научно-практических шференциях по итогам НИР Арзамасского государственного педагогического института 995-1999), семинарах лаборатории генетики Российского государственного аагогического университета (Санкт-Петербург) и кафедры дендрологии, селекции и членения Брянской государственной инженерно-технологической академии.

Основное содержание диссертации опубликовано в 11 научных статьях.

Структура и объем диссертации. Работа изложена на 183 с. машинописного текста, вдержит общую характеристику работы, 5 глав, выводы и рекомендации, список тгературы из 271 источника, 146 из которых на иностранных языках, текст ллюстрируют 4 0 приложений.