Двухцепочечные разрывы ДНК в нервных ганглиях дрозофилы: структура гена limk1 и экранирование магнитного поля Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

УДК 575.21

А.В. Медведева; Е.А. Никитина, А.В Журавлев., С.А. Горохова, Е.В. Токмачева, Б.Ф. Щеголев, С.В. Сурма, Е.В. Савватеева-Попова

ДВУХЦЕПОЧЕЧНЫЕ РАЗРЫВЫ ДНК В НЕРВНЫХ ГАНГЛИЯХ ДРОЗОФИЛЫ: СТРУКТУРА ГЕНА LIMK1 И ЭКРАНИРОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Институт физиологии им. И.П.Павлова РАН, Санкт-Петербург

avmed56@mail.ru

Нейродегенеративные заболевания являются результатом сложного взаимодействия неблагоприятных внешних факторов и индивидуальных особенностей генома, предрасполагающих к развитию болезни. При изучении причин возникновения нейродегенеративных заболеваний были выявлены в геноме "горячие точки", в которых с высокой частотой наблюдаются перестройки генетического аппарата, что влечет за собой развитие многих синдромов. Такими "горячими точками" являются длинные повторяющиеся последовательности, предрасположенные к неаллельной гомологичной конъюгации, что приводит к возникновению делеций и дупликаций в результате негомологичного кроссинговера. Однако, в последнее время получены данные свидетельствующие о том, что не столько последовательность ДНК является определяющей в делеционно-дупликационных синдромах, сколько конформация, которую принимают прямые и инвертированные повторы. Согласно новой парадигмы биохимии, именно конформация ДНК, которая отличается от классической правозакрученной Уотсон-Криковской В-формы является сигналом индукции двухцепочечных разрывов (ДЦР) ДНК [1]. Результатом рекомбинационной репарации повреждений оказываются перестройки генетического материала, приводящие к многофакторным заболеваниям. Таким образом, важное значение приобретает изучение факторов, влияющих на конформацию ДНК и лежащих в основе молекулярных механизмов.

Удобной моделью для сопряжения стрессорных воздействий и организации генетического аппарата являются мутации с известным биохимическим проявлением, в частности, по гену limk1 - agnostic. LIMK1 является ключевым ферментом ремоделирования актина, каскада, на уровне которого перерываются

753

многочисленные нейродегенеративные заболевания. Мутация по гену agnostic(agnts3) дрозофилы локализована в пределах района 11АВ Х-хромосомы дрозофилы, который содержит ген CG1848 для LIM-киназы 1, нарушает обучение и память при условнорефлекторном подавлении ухаживания у самцов. Ген для LIM-киназы 1 локализован в области АТ- богатых повторов, содержит вставку 28п.н.в интроне 1, а также S-элемента в 3' некодирующей области [2].

A. Medvedeva, E. Nikinina, S. Gorochova, A. Zhuravlev, E. Tokmacheva, B. Shchego-lev, S. Surma, E. Savvateeva-Popova. DNA double-strand breaks in the Drosophila nerve ganglions: the structure of limk1 gene and geomagnetic field shielding Методами компьютерного анализа было показано наличие множества новых сайтов, способствующих альтернативной конформации ДНК у agnts3 по сравнению с линией дикого типа Canton-S, генетического фона, на котором была получена мутация. Таким образом, структура гена для LIMK1 agnts3 оказалась предрасположенной для формирования крестообразных структур, в центре которых формируются ДЦР. В качестве стрессорного, воздействия было выбрано электромагнитное поле низкой интенсивности, которое оказывает существенное воздействие на нервную систему. Для ослабления магнитного поля Земли использовалась экранирующая цилиндрическая камера из аморфного магнито-мягкого материала АМАГ-172. Геомагнитное поле в камере ослаблено в 35 раз. Было проведено исследование хромосомных перестроек в нервных ганглиях личинок дрозофилы обеих линий после экранирования магнитного поля в течении 12 часов, а также уровня метилирования хромосом ядер слюнных желез, как показателя транскрипционной активности. При этом, уровень перестроек в

ts3

клетках нервного ганглия линии agnts3 резко увеличился после стрессорного воздействия за счет формирования мостов в анафазе митоза. У CS не изменился. Формирование мостов в делящихся клетках приводит к разрыву и неравномерному распределению между клетками генетического материала. Вероятно, именно появление крестообразных структур в гене limk1 после экранирования-магнитного поля стимулирует двухцепочечные разрывы. Известно, что крестообразная структура ДНК препятствует РНК-полимеразной активности, что сказывается на транскрипции гена limk1 у agnts3. Поскольку у мутанта изменена активность фермента ремоделирования актина — участника комплексов ремо-делирования хромосом, в том числе и в гистондеацетилирующих, не удиви-

тельно изменение статуса метилирования хромосом в норме (ниже, чем у дикого типа) и после стрессорного воздействия (выше, чем у CS). Известно, что по-лимеризованный актин участвует в репарации двухцепочечных разрывов [3]. Можно предположить следующую цепочку событий. Как нами показано[2], в норме LIMK1 активно фосфорилирует кофилин, что приводит к увеличению пула F-актина и ДЦР репарируются. При ослаблении магнитного поля формируются крестообразные структуры ДНК, затрудняющие транскрипцию гена limk1. Соответственно, снижается содержание F-актина (повреждения ДНК не репарируются) и увеличивается пул G-актина, который участвует в комплексах ремоделирования хромосом, при этом транскрипционная активность генома уменьшается.

Литература

1. R. D. Wells. Non-B DNA conformations, mutagenesis and disease // TRENDS in Biochemical Sciences, 2007, Vol.32 No.6, р. 271-278

2. Медведева А.В., Молотков Д.А., Никитина Е.А., Попов А.А., Карагодин Д.А., Баричева Е.М., Савватеева-Попова Е.В. Системная регуляция генетических и цитогенетических процессов сигнальным каскадом ремоделирования актина: локус agnostic дрозофилы // Генетика, 2008, Т.44, № 6, С. 669-681.

3. P. Kapoor and X. Shen. Mechanisms of Nuclear Actin in Chromatin Remodeling Complexes // Trends Cell Biol. 2014 Vol 24(4): 238-246.

УДК 613.495

О.Е. Пунченко, К.Г. Косякова

МИКРОБНАЯ КОНТАМИНАЦИЯ КОСМЕТИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ В ПРОЦЕССЕ ЕЕ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ3

Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова Минздрава России,Санкт-Петербург, Olga.Punchenko@mail. ru

Введение. Согласно Техническому регламенту «О безопасности парфюмерно-косметической продукции», вся косметическая продукция подлежит обязательному контролю в том числе и по микробиологическим показателям. В

3

Punchenko O., Kosyakova K. Microbial contamination of cosmetics in its individual use.