Document 2226044

На правах рукописи
Н Е Ч А ЕВ СК ИЙ
Юр и й В л ад и ми р о в ич
АДАПТИВНАЯ РОЛЬ ДНКазы II В СПЕРМАТОЗОИДАХ ВЬЮНОВ
(MISGURNUS FOSSILIS L.).
03.00.02 - Биофизика
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Пущино 2001
Работа выполнена в Институте теоретической и экспериментальной
биофизики РАН.
Научный руководитель:
доктор биологических наук
В.А. Иванов
Официальные оппоненты:
доктор биологических наук
кандидат биологических наук
Р.Я. Гордон
В.Г. Безлепкин
Ведущая организация:
Государственный научный центр Российской Федерации – Институт
биофизики, Москва
Защита диссертации состоится « » _________________ 2001 г.
в _______ часов на заседании Диссертационного совета Д 200.22.01 в
Институте теоретической и экспериментальной биофизики РАН
по адресу: 142290, г. Пущино, Московской области, ул. Институтская, 3,
ИТЭБ РАН
С диссертацией можно ознакомиться в Центральной библиотеке НЦБИ
РАН по адресу: 142290, г. Пущино, Московской области,
ул. Институтская, 3
Автореферат разослан «____» ________________ 2001 г.
Ученый секретарь
Диссертационного совета Д 200.22.01
кандидат физико-математических наук
Н.Ф. Ланина
О Б Щ А Я ХАРАКТЕРИ СТИКА РАБ О Т Ы
Необходимым условием
Акт уальност ь проблемы .
сохранения вида в условиях адаптивной эволюции является сохранение
интактности генома половых клеток. Однако представление о характере
влияния физических факторов среды на состояние генома
сперматозоидов сформулировано в основном на основании косвенных
показателей, а механизм влияния этих факторов на ДНК гамет
практически не изучен.
Сохранение третичной структуры является наиболее строгим
критерием интактности ДНК; уменьшение сверхспиральной плотности
ДНК в спермиях может быть только следствием повреждения сахарофосфатного остова макромолекулы и поэтому является тест-системой и
на физическую целостность генома; уровень суперспиральной плотности
ДНК коррелирует с метаболической активностью макромолекулы.
Поэтому в качестве показателя интактности ДНК был использован
суперспиральный уровень конформации макромолекулы.
Ядро зрелого спермия принято считать плотно упакованным
метаболически инертным хроматином, не содержащим ферментов
метаболизма ДНК. Это представление, базируется на данных о снижении
биосинтетической активности генома в течение сперматогенеза, а также
на ряде безуспешных попыток обнаружить эти ферменты [Waldschmidt et
al., 1964; Takeshita et al., 1994]. Таким образом, сперматозоиды в качестве
модельной клеточной системы для изучения функциональной роли
ферментов метаболизма ДНК в неделящихся клетках, были исключены из
сферы внимания современных исследователей.
Однако в сперме человека [Татарская, 1976; Shiokawa, Tanuma, 1998],
быка [Waldschmidt et al., 1964;], в семенниках макрели [Cordonnier,
Bernardi, 1968] и лосося [Yamamoto, 1971] была обнаружена ДНКаза II.
Предполагается, что этот фермент происходит из репродуктивных
органов или вспомогательных желез (клеток фолликулярного эпителия),
но не из сперматозоидов. С другой стороны, в настоящее время
достаточно документирован факт отбраковки части гамет, имеющих
тяжелые повреждения ДНК. Это обстоятельство, по нашему мнению,
позволяет предполагать наличие ДНКаз в спермиях, так как глубокая
деградация поврежденной различными агентами ДНК и устранение ее из
процесса передачи информации, является необходимым элементом
механизма сохранения вида. Детальное и всестороннее изучение этой
возможности и является предметом данной работы.
В качестве объекта исследований были выбраны спермии вьюна.
Рыбы – наиболее многочисленный в видовом отношении класс
позвоночных, освоивший в результате адаптивной эволюции практически
все экологические ниши водной среды, являются благодатным объектом
1
для исследования механизмов адаптаций. Антропогенное воздействие
оказывая все более заметное давление на метаболизм рыб, определяет
актуальность изучения их адаптационных возможностей. Не менее
актуальны эти исследования для искусственного разведения рыб,
сопровождающегося разнообразными стрессовыми воздействиями.
Возможные изменения состояния генома сперматозоидов при ухудшении
экологической обстановки, может служить интегральным показателем
комфортности для вида имеющейся экологической ситуации. Являясь
относительно автономными клетками, гаметы самцов могут быть
чрезвычайно удобной моделью для изучения последствий влияния
факторов окружающей среды на геном
Цель исследования и постановка задачи. Целью настоящей
работы явилось исследование процесса нормальной и патологической
деградации ДНК сперматозоидов вьюна при действии физических и
физиологических факторов.
Логика исследований, предпринятых для достижения поставленной
цели, неизбежно привела к поиску и последующей идентификации
фермента метаболизма ДНК - ДНКазы II в этих терминально
дифференцированных клетках и изучению его функциональной роли. В
соответствии с этим были поставлены и решены следующие задачи:
1. Выявление суперспиральной конформации ДНК в сперматозоидах
вьюнов.
2. Исследование влияния на структуру ДНК этих клеток физических
(температурный стресс и\или опосредованное и непосредственное
действие ионизирующей радиации) факторов среды, а также
длительного лабораторного содержания рыб.
3. Изучение развития икры, оплодотворенной спермиями рыб,
подвергнутых облучению или температурному стрессу.
4. Идентификация ДНКазной активности в сперматозоидах вьюнов.
5. Выделение и очистка ДНКазы II и изучение ее свойств.
6. Исследование функциональной роли ДНКазы II в спермиях в
системе адаптивных реакций.
2