Molecular structure, origin and function of B chromosomes in yellow-necked wood mouse Apodemus flavicollis(Mammalia, Rodentia)
Molekularna struktura, poreklo i funkcija B hromozoma kod žutogrlog šumskog miša Apodemus flavicollis (Mammalia, Rodentia)
Апстракт:
B hromozomi predstavljaju prekobrojne hromozome koji nisu neophodni za normalan rast i razviće. Ovi prekobrojni hromozomi se javljaju kod svih višećelijskih eukariotskih grupa, osim kod ptica, i različiti su po poreklu, morfologiji, veličini, broju, genetičkoj strukturi i efektima na fenotip. Njihova prisutnost u živom svetu procenjuje se na 3% kariotipski analiziranih vrsta. Karakteriše ih nasleđivanje koje ne prati Mendelova pravila, kao i izostanak rekombinacije sa hromozomima osnovnog A seta. Glavna pitanja koja se postavljaju u savremenim istraživanjima B hromozoma se odnose na njihovo poreklo, mehanizme nastanka i održavanja. Poznavanje genetičkog sadržaja, transkripcionog statusa i efekata prekobrojnih hromozoma, omogućuje rasvetljavanje njihovog biološkog značaja. Glodari su najbrojniji nosioci B hromozoma među sisarima. Rod Apodemus broji ukupno 20 vrsta, od kojih je kod šest zabeleženo prisustvo B hromozoma. U ovoj studiji izučavani su B hromozomi na jedinkama vrste žutogrli miš, Apodemus flavicollis. Nosioci imaju najčešće jedan ili dva B, dok je maksimalan zabeležen broj osam B hromozoma. Prekobrojni hromozomi se kod ove vrste javljaju u svim do sada proučavanim populacijama na teritoriji Republike Srbije, sa različitom učestalošću. Brojne populacione studije na ovoj vrsti pokazuju da jedinke sa B hromozomima imaju višu adaptivnu vrednost u poređenju sa jedinkama bez prekobrojnih hromozoma. Cilj ove studije bio je utvrđivanje sekvence, proučavanje porekla, kao i analiza transkripcione aktivnosti pojedinih sekvenci B hromozoma vrste A. flavicollis. U istraživanje su uključene životinje sa lokaliteta u Republici Srbiji, Ruskoj federaciji i Republici Belorusiji. Metodom mikrodisekcije iz kariotipa tri jedinke su izolovani B hromozomi koji su potom umnoženi u lančanoj reakciji polimeraze (PCR). Proizvedene su fluorescentne B-specifične probe. Procena homologije između B-specifičnih proba i hromozoma osnovnog kariotipa iste vrste izvršena je putem fluorescentne in situ hibridizacije (FISH). Utvrđena je homologija između sekvence B hromozoma i: a) pericentromernog regiona (PR) polnih hromozoma, b) subtelomernih regiona dva para malih autozoma, kao i c) slabija homologija sa distalnim regionom Y hromozoma. Homologija između sekvenci različitih B hromozoma je potvrđena bez obzira na geografsku udaljenost populacija iz kojih uzorci vode poreklo i nezavisno od broja B hromozoma u kariotipu. Ovo ukazuje na isto poreklo i/ili strukturu svih B hromozoma kod vrste A. flavicollis. U ovoj studiji je takođe pokazano da i pored česte zastupljenosti C-kit gena na B hromozomima različitih vrsta sisara, ovaj gen nije pronađen na B hromozomima vrste A. flavicollis. Poređenjem sekvenci B hromozoma sa referentnim genomom vrste Mus musculus, identifikovano je 39 gena sa 22 hromozomska regiona koja vode poreklo sa 16 hromozoma referentnog genoma. Sa izuzetkom B hromozoma poreklom iz Ruske federacije, koji u sekvenci sadrži jedan dodatni hromozomski region koji nije nađen kod populacija iz Republike Srbije, rezultati pokazuju da su svi analizirani B hromozomi izgrađeni od istih regiona hromozoma A seta. Sekvenca B hromozoma je u najvećoj meri sadrži gene koji kodiraju proteine mikrotubula i ćelijskog ciklusa. Takođe su prisutni i geni koji kodiraju nukleotid-vezujuće, metal-vezujuće proteine kao i proteine membrane, identifikovan je i veliki broj repetitivnih sekvenci, među kojima su transpozoni u nekim slučajevima bili tandemski organizovani. Utvrđeno je i da se geni smešteni na B hromozomima nalaze u različitim stadijumima degradacije. Nasuprot višedecenijskom uverenju da su B hromozomi genetički inertni, u ovom istraživanju je pokazano da se pseudogeni poreklom sa B hromozoma transkribuju. Pored toga, neizmenjeni geni sa B hromozoma, ili sa osnovnog genoma, u prisustvu B hromozoma, pokazuju viši nivo transkripcije kod ženki u mlađem životnom dobu. Transkripcija gena Cenpe je povezana i sa brojem B hromozoma, tako da je nivo transkripcije najviši kod jedinki koje imaju jedan B hromozom. B hromozomi vrste A. flavicollis, najverovatnije vode poreklo od pericentromernog regiona X hromozoma koji se nalazi neposredno uz pseudoautozomalni region, odlikuju se stabilnom genetičkom strukturom na širokom arealu vrste, transkripciono su aktivni na način koji je povezan sa polom, starošću i brojem B hromozoma u kariotipu.
Кључне речи:
B hromozomi; Genetika; FISH; Mmikrodisekcija; Sekvenciranje; RT-PCR; Apodemus flavicollisИзвор:
University of Belgrade, Faculty of Biology, 2019, 1-90Финансирање / пројекти:
- Генетичка и фенетичка разноврсност у природним популацијама у различитим срединама - допринос полиморфизма Б хромозома (RS-MESTD-Basic Research (BR or ON)-173003)