Влияние экзогенного 20-гидроксиэкдизона и S-аденозилметионина на транскрипционную активность гена рецептора экдизона EcR у комнатной мухи Musca domestica L.
Год: 2020
Страницы: 480-491
Номер: Том 12, № 4
Аннотация:
Стероидный гормон 20-гидроксиэкдизон (20E) инициирует у насекомых запуск личиночных линек, процессы метаморфоза, регулирует репродукцию. Основным рецептором 20Е служит гетеродимер, состоящий из белков EcR и USP. Кодирующий экдизоновый рецептор ген EcR является ключевым элементом регуляции генных сетей, включающих в себя значительную часть генов, отвечающих за рост и развитие, а также воспроизводство потомства и реакцию организма на неблагоприятные факторы окружающей среды. Источник метильных групп S-аденозилметионин (SAM) используется в процессе синтеза ювенильного гормона (JH), метилировании гистоновых белков и ДНК. Основной целью исследования было определение транскрипционной активности гена рецептора экдизона EcR комнатной мухи Musca domestica L. при включении в пищевой рацион нелетальных доз 20E и SAM. Эксперименты проводились на личинках и имаго лабораторных линий комнатной мухи Shgen и Lgen с различной продолжительностью жизни имаго. Изменения в содержании транскриптов гена EcR в общем пуле мРНК клеток мышечной ткани и гонад, а также уровень метилирования ДНК в его 5’-концевом участке регистрировались с помощью количественной ПЦР в режиме реального времени (ПЦР-РВ). Проведенные нами исследования позволяют предположить наличие механизма регуляции экспрессии гена EcR у M. domestica, чувствительного к воздействию экзогенного 20E и теплового стресса (ТС), а также к присутствию в пище SAM. Вариации в количественных соотношениях 5’-и 3’-концевых областей мРНК гена EcR M. domestica в зависимости от типа тканей, пола и возраста свидетельствуют в пользу гипотезы о возможности кодирования этим геном нескольких изоформ белка EcR. Обнаруженные изменения в статусе метилирования ДНК в 5'-концевой области гена и колебания в представленности различных участков мРНК после обработки SAM позволяют предполагать вовлеченность процессов метилирования/деметилирования ДНК в регуляцию экспрессии гена EcR M. domestica.
Ключевые слова:
Рецептор экдизона, Musca domestica, 20-гидроксиэкдизон, S-аденозилметионин, метилирование ДНК.
Библиографический список:
- Ахметкиреева Т.Т., Беньковская Г.В., Васильев А.Г. Изменчивость формы и размеров крыла в селектированных по продолжительности жизни линиях Musca domestica L.: геометрическая морфометрия // Экол. Генетика. 2018. Т.16(1). С. 35- 44. doi: 10.17816/ecogen 16135-44 2. Беньковская Г.В. Принципы содержания лабораторных линий насекомых // Биомика. 2017. Т.9(1). С.24-32.
- Никоноров Ю.М., Ахметкиреева Т.Т., Беньковская Г.В. Метилирование ДНК у Musca domestica L. // Биомика. 2016. Т.8(3). С. 266-274.
- Никоноров Ю.М., Ахметкиреева Т.Т., Беньковская Г.В. Онтогенетические и трансгенерационные эффекты избытка доноров метильных групп в лабораторных линиях комнатной мухи // Биомика. 2017. Т.9(2). С. 141-147.
- Andres A.J., Fletcher J.C., Karim F.D., Thummel C.S. Molecular analysis of the initiation of insect metamorphosis: a comparative study of Drosophila ecdysteroid-regulated transcription // Dev. Biol. 1993.160(2). P. 388-404. doi: 10.1006/dbio.1993.1315
- Benkovskaya G.V. Opportunities and limitations of changes in lifespan in laboratory experiment // Adv. Gerontol. 2011. 1(3). P.255-259. doi: 10.1134/S2079057011030039
- Bonasio R., Li Q., Lian J., Mutti N.S., Jin L., Zhao H., Zhang P., Wen P., Xiang H., Ding Y., Jin Z., Shen S.S., Wang Z., Wang W., Wang J., Berger S.L., Liebig J., Zhang G., Reinberg D. Genome-wide and caste-specific DNA methylomes of the ants Camponotus floridanus and Harpegnathos saltator // Curr. Biol. 2012. V.22(19). P. 1755-1764. doi: 10.1016/j.cub.2012.07.042
- Codd V., Dolezel D., Stehlik J., Piccin A., Garner K.J., Racey A.N., Straatman K.R., Louis E.J., Costa R., Sauman I., Kyriacou C.P., Rosato E. Circadian Rhythm Gene Regulation in the Housefly Musca domestica // Genetics. 2007. V. 177. P.1539–1551. doi: 10.1534/genetics.107.079160
- Fang F., Xu Y., Jones D., Jones G. Interactions of ultraspiracle with ecdysone receptor in the transduction of ecdysone- and juvenile hormone-signaling // FEBS J. 2005. V.272(7). P.1577-1589. doi:10.1111/j.1742- 4658.2005.04578.x
- Jindra M., Malone F., Hiruma K., Riddiford L.M. Developmental profiles and ecdysteroid regulation of the mRNAs for two ecdysone receptor isoforms in the epidermis and wings of the tobacco hornworm, Manduca sexta // Dev Biol. 1996. V.180(1). P. 258-272. doi:10.1006/dbio.1996.0299
- Jindra M., Palli S.R., Riddiford L.M. The juvenile hormone signaling pathway in insect development // Annu. Rev. Entomol. 2013. V.58. P.181–204. doi:10.1146/annurev-ento-120811-153700
- Livak K.J., Schmittgen T.D. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2(-Delta Delta C(T)) Method // Methods. 2001. V.25(4). P.402-408. doi: 10.1006/meth.2001.1262
- Mouillet J.F., Henrich V.C., Lezzi M., Vogtli M. V. Differential control of gene activity by isoforms A, B1 and B2 of the Drosophila ecdysone receptor // Eur. J. Biochem. 2001. V.268(6). P.1811–1819. doi: 10.1046/j.1432-1033.2001.02051.x
- Odinokov V.N., Galyatdinov I.V., Nedopekin D.V., Khalilov L.M., Shashkov A.S., Kachala V.V., Dinan L., Lafont R.. Phytoecdysteroids from the juice of Serratula coronata L. (Asteraceae) // Insect Biochem. Mol. Biol. 2002. V.32. P. 161-165. doi: 10.1016/S0965- 1748(01)00106-0
- Rauschenbach I.Y., Lukashina N.S., Maksimovsky L.F., Korochkin L.I. Stress-like reaction of Drosophila to adverse environmental factors // J. Comp. Physiol. 1987. V.157. P. 519-531. doi: 10.1007/BF00691837
- Riddiford L.M. How does juvenile hormone control insect metamorphosis and reproduction? // Gen. Comp. Endocrinol. 2012. V.179(3). P. 477-484. doi: 10.1016/j.ygcen.2012.06.001
- Riddiford L. M., Cherbas P., Truman J. W. Ecdysone receptors and their biological actions // Vitam. Horm. 2000. V.60. P.1-73. doi: 10.1016/s0083- 6729(00)60016-x
- Russel S., Ahsburner M. Ecdysone-regulated chromosome puffing in Drosophila melanogaster. In: Metamorphosis: postembryonic reprogramming of gene expression in amphibian and insect cells. Eds. Gilbert L.I., Tata J.R., Atkinson B.G. San Diego, Academic Press, 1996. P.109-173. doi:10.1016/B978-012283245- 1/50005-1
- Schwedes C., Tulsiani S., Carney G. Ecdysone receptor expression and activity in Drosophila melanogaster // J. Insect Physiol. 2011. V.57. P. 899- 907. doi: 10.1016/j.jinsphys.2011. 03.027
- Siegenthaler C., Maroy P., Hediger M., Dübendorfer A., Bopp D. Hormones and sex-specific transcription factors jointly control yolk protein synthesis in Musca domestica // Internat. J. Evol. Biol. 2009. ID 291236. doi: 10.4061/2009/201236
- Simon A.F., Shih C., Mack A., Benzer S. Steroid Control of Longevity in Drosophila melanogaster // Science. 2003. V.299(5611). P. 1407–1410. doi:10.1126/science.1080539
- Soller M., Bownes M., Kubli E. Control of oocyte maturation in sexually mature Drosophila females // Dev. Biol. 1999. V.208. P.337-351. doi: 10.1006/dbio.1999.9210
- Talbot W.S., Swyrid E.A., Hogness D.S. Drosophila tissues with different metamorphic responses to ecdysone express different ecdysone receptor isoforms // Cell. 1993. V.73(7). P. 1323-1337. doi: 10.1016/0092- 8674(93)90359-x
- Thomas H.E., Stunnenberg H.G., Stewart A.F. Heterodimerization of the Drosophila ecdysone receptor with retinoid X receptor and ultraspiracle // Nature. 1993. V.362(6419). P. 471-475. doi: 10.1038/362471a0
- Toyota K., Miyakawa H., Hiruta C., Furuta K., Ogino Y., Shinoda T., Tatarazako N., Miyagawa S., Shaw J.R., Iguchi T. Methyl farnesoate synthesis is necessary for the environmental sex determination in the water flea Daphnia pulex // J. Insect Physiol. 2015. V.80. P. 22–30. doi: 10.1016/j.jinsphys.2015.02.002
- Watanabe T., Takeuchi H., Kubo T. Structural diversity and evolution of the N-terminal isoformspecific region of ecdysone receptor-A and -B1 isoforms in insects // BMC Evol. Biol. 2010. V.10(40). doi: 10.1186/1471-2148-10-40