Комбинация мутаций генов otu и Rif1 позволяет анализировать сателлитную ДНК в политенных хромосомах герминальных клеток яичников Drosophila melanogaster

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Политенные хромосомы дрозофилы – классическая модель для цитогенетических исследований. Однако гетерохроматиновые районы хромосом обычно недореплицированы, что препятствует их анализу. Мутации гена Rif1 приводят к дополнительной репликации гетерохроматиновых последовательностей, включая сателлитную ДНК, в клетках слюнных желез. В настоящей работе мы исследовали влияние мутации Rif1 на представленность гетерохроматина в политенных хромосомах, которые формируются в герминальных питающих клетках яичников при мутации гена otu. Мы вывели линию otu11; Rif11 и обнаружили, что на фоне мутации Rif1 в клетках яичников происходит дополнительная политенизация прицентромерных районов, в том числе появляются крупные хроматиновые блоки, образованные сателлитной ДНК. Таким образом, эффекты мутации Rif1 оказались схожи в герминальных клетках и клетках слюнных желез. Система otu11; Rif11 открывает новые возможности для изучения факторов, ассоциированных с гетерохроматином, в процессе оогенеза.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Т. Д. Колесникова

ФГБУН “Институт молекулярной и клеточной биологии” Сибирского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: doliolida@gmail.com
Россия, Новосибирск

А. Р. Нохова

Новосибирский государственный университет

Email: doliolida@gmail.com
Россия, Новосибирск

А. С. Шацких

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: doliolida@gmail.com
Россия, Москва

М. С. Кленов

Институт молекулярной генетики РАН

Email: doliolida@gmail.com
Россия, Москва

И. Ф. Жимулев

ФГБУН “Институт молекулярной и клеточной биологии” Сибирского отделения Российской академии наук

Email: doliolida@gmail.com

академик

Россия, Новосибирск

Список литературы

  1. Marsano R.M., Giordano E., Messina G., et al. A New Portrait of Constitutive Heterochromatin: Lessons from Drosophila melanogaster // Trends Genet. 2019. V. 35. P. 615–631.
  2. Zhimulev I.F. Polytene Chromosomes, Heterochromatin, and Position Effect Variegation // Adv. Genet. 1998. V. 37. P. 1–555.
  3. Munden A., Rong Z., Sun A., et al. Rif1 inhibits replication fork progression and controls DNA copy number in Drosophila // eLife. 2018. V.7. e39140.
  4. Kolesnikova T.D., Kolodyazhnaya A.V., Pokholkova G.V., et al. Effects of Mutations in the Drosophila melanogaster Rif1 Gene on the Replication and Underreplication of Pericentromeric Heterochromatin in Salivary Gland Polytene Chromosomes // Cells. 2020. V. 9. P. 1501.
  5. McLaughlin J.M., Bratu D.P. Drosophila melanogaster Oogenesis: An Overview // Methods Mol Biol. 2015. V. 1328. P. 1-20.
  6. King R.C., Riley S.F., Cassidy, J.D., et al. Giant polytene chromosomes from the ovaries of a Drosophila mutant // Science. 1981. V. 212. P. 441–443.
  7. Mal’ceva N.I., Gyurkovics H., Zhimulev I.F. General characteristics of the polytene chromosome from ovarian pseudonurse cells of the Drosophila melanogaster otu11 and fs(2)B mutants // Chromosome. 1995. Res. Int. J. Mol. Supramol. Evol. Asp. Chromosome Biol. V. 3. P. 191–200.
  8. Heino T.I. Polytene chromosomes from ovarian pseudonurse cells of the Drosophila melanogaster otu mutant. I. Photographic map of chromosome 3 // Chromosoma. 1989. V. 97. P. 363–373.
  9. Dej K.J., Spradling A.C. The endocycle controls nurse cell polytene chromosome structure during Drosophila oogenesis // Dev. Camb. Engl. 1999. V. 126. P. 293–303.
  10. Mal’ceva N.I., Zhimulev I.F. Extent of polytene in the pericentric heterochromatin of polytene chromosomes of pseudonurse cells of otu (ovarian tumor) mutants of Drosophila melanogaster // Mol. Gen. Genet. 1993. V. 240. P. 273–276.
  11. Koryakov D.E., Domanitskaya E.V., Belyakin S.N., et al. Abnormal tissue-dependent polytenization of a block of chromosome 3 pericentric heterochromatin in Drosophila melanogaster // J. Cell Sci. 2003. V. 116. P. 1035–1044.
  12. Garavís M., Méndez-Lago M., Gabelica V., et al. The structure of an endogenous Drosophila centromere reveals the prevalence of tandemly repeated sequences able to form i-motifs // Sci. Rep. 2015. V. 5. P. 13307.
  13. Yang F., Xi R. Silencing transposable elements in the Drosophila germline // Cell Mol Life Sci. 2017. V. 74. P. 435–448.
  14. Sato K., Siomi M.C. The piRNA pathway in Drosophila ovarian germ and somatic cells // Proc Jpn Acad Ser B Phys Biol Sci. 2020. V. 96. P. 32–42.
  15. Wei X., Eickbush D.G., Speece I., et al. Heterochromatin-dependent transcription of satellite DNAs in the Drosophila melanogaster female germline // Elife. 2021. V. 10. e62375.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис 1. Мутация Rif11 приводит к дополнительной политенизации прицентромерных районов в ППК. Показан прицентромерный район хромосомы 2 в ППК мутантов otu11 (А-В) и мутантов otu11; Rif11 (Г, Д). На фоне Rif1+ политенизированные плечи хромосомы 2 могут соединяться тонкими тяжами гетерохроматина (А). В других случаях левое (Б) и правое (В) плечи хромосомы 2 лежат отдельно друг от друга. Белые стрелки указывают на концы политенизированных участков хромосом. На фоне мутации Rif11, зона, фланкированная белыми стрелками, политенизируется, а хромосома 2 выглядит как единое целое и представлена блоками компактного хроматина, интенсивно окрашивающегося ацето-орсеином. Окраска – ацетоорсеином, фазовый контраст. Масштаб – 10 мкм.

Скачать (486KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Мутация Rif11 приводит к политенизации сателлита Prodsat в хромосоме 2 ППК. Приведены фазово-контрастные изображения с окраской ацетоорсеином (верхний ряд), результат гибридизации in situ зонда к сателлиту Prodsat (средний ряд) и наложение сигнала на фазово-контрастное изображение (нижний ряд). Масштаб – 10 мкм.

Скачать (216KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Окрашенные DAPI прицентромерные районы хромосомы 3 в политенных хромосомах СЖ (А) и ППК (Б) на фоне мутации Rif11. Участок, ограниченный районами 80А и 81F, соответствует митотическому гетерохроматину хромосомы 3. Стрелками и линиями показаны районы, имеющие сходную морфологию в двух типах клеток, а также указан предполагаемый состав ДНК для некоторых районов согласно [4]. Белый треугольник указывает на DAPI-позитивный блок, соответствующий блоку h48 карты митотического гетерохроматина. Скобкой выделено положение сателлита Prodsat, фланкирующего центромеру хромосомы 3. Приблизительное положение центромеры указано пунктирной линией, пересекающей хромосому в соответствии с [4] для политенных хромосом СЖ и по сходству морфологии соответствующих районов в ППК. В.Г. Объединенные прицентромерные районы политенных хромосом Х и 4 в СЖ (В) и ППК (Г). Окрашивание – DAPI, масштаб – 10 мкм.

Скачать (204KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Результаты FISH с зондами к сателлитам 1.688 и Prodsat в политенных хромосомах ППК (А,В) и СЖ (Б) мутантов otu11; Rif11. А. Один из двух блоков DAPI-позитивного материала в основании хромосомы 4 гибридизуется с пробой к сателлиту 1.688, что соответствует выводу, сделанному на основании морфологического анализа. Выявление фланкирующего центромеру хромосомы 3 сателлита Prodsat в СЖ (Б) и ППК (В). Положение сигнала полностью соответствует предсказанию, сделанному на основе анализа морфологии. Окрашивание – хромосом DAPI. Положения сигнала отмечены стрелками. Масштаб – 10 мкм.

Скачать (204KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024