Piosenka godowa Drosophila wyzwala ekspresję genów obrony immunologicznej • Barbara Vedenina • Wiadomości naukowe na temat "Elementów" • Entomologia, Immunologia, Etologia

Piosenka godowa Drosophila wyzwala ekspresję genów obrony immunologicznej

W procesie pielęgnacji samicy, mężczyzny Drosophila melanogaster emituje sygnał akustyczny, przesuwając jedno skrzydło w bok i wibrując je. Obrazy z fatimaclotho.xanga.com i wwwuser.gwdg.de/~neuro

Jakie zmiany genetyczne zachodzą w ciele kobiety, gdy słucha pieśni miłosnej mężczyzny? Angielscy biolodzy porównali poziom aktywności genów u samic Drosophila, którzy słuchali własnych i innych ludzi, a także zidentyfikowali grupy genów o zwiększonej ekspresji. Wśród tych genów znajdują się geny ochrony immunologicznej, których funkcje omawiane są w kontekście zachowania godowego.

Nie jest tajemnicą, że badania nad modelowymi organizmami umożliwiają badanie genetycznych podstaw wielu złożonych procesów, które niewątpliwie obejmują zachowanie. Na przykład ostatnio pokazano, jak zmienia się transkrypcja (synteza RNA z matrycy DNA) pewnych genów podczas interakcji społecznych samców w muszce owocowej Drosophila melanogaster (patrz: Ellis, Carney, 2011. Ekspresja genów społecznie responsywnych u mężczyzn Drosophila melanogaster Jest uzależniony od płci partnera interakcji). Inne badania przeprowadzono na rybach akwariowych, mieczy, w których zmiany w ekspresji genów rejestrowano po wizualnej prezentacji samca do samca z preferowanym ubarwieniem (patrz: Cummings i wsp., 2008). ).Biolodzy z University of St. Andrews (Szkocja) postawili zadanie zbadania, w jaki sposób ekspresja genu u samicy Drosophila zmienia się, gdy samiec się nią opiekuje.

Zachowanie przysięgi D. melanogaster stosunkowo dobrze zbadane. Pielęgnowanie obejmuje sygnały chemiczne, akustyczne, wizualne i dotykowe, które samiec generuje, a sekwencja tych sygnałów jest dość stereotypowa. Sygnał akustyczny jest uważany za klucz D. melanogaster, ponieważ pokazano, że ma to znaczący wpływ na udaną kopulację. Sygnały akustyczne D. melanogaster a inne blisko spokrewnione gatunki różnią się odstępem między impulsami, a ten parametr ma często kluczowe znaczenie dla rozpoznawania osobników ich gatunków. Od ponad 40 lat badano sygnały akustyczne różnych gatunków Drosophila, ale jednocześnie zaskakująco niewiele wiadomo na temat genetycznej podstawy odpowiedzi samicy na sygnał akustyczny.

Przed przeprowadzeniem badań genetycznych brytyjscy biolodzy eksperymentalnie potwierdzili fakt użycia linii much D. melanogaster odróżnia sygnał tego rodzaju od ściśle ze sobą spokrewnionego D. simulans. Te dwa rodzaje piosenek mają podobną strukturę, ale w utworze D. melanogaster przerwa między impulsami wynosi 35 ms, a D. simulans – 55 ms. Dziewicze kobiety, która była 5 dni po wylinka do imago, wprowadzone wraz z mężczyzn, którzy zostali odciąć skrzydła, a jednocześnie tracąc zsyntetyzowany sygnał przez głośnik. Samce bez skrzydeł dość skutecznie zabiegały i kojarzyły. Jednak kobiety D. melanogaster Znacznie więcej łączyło się z mężczyznami dla piosenki własnego gatunku, niż dla piosenki D. simulans (Ryc. 1).

Ryc. 1. Proporcja pokrytych samic D. melanogaster (średnie i standardowe błędy) w procesie odtwarzania utworu tego rodzaju (kubki) i piosenki D. simulans (kwadraty). Obraz z artykułu w dyskusji Postępowanie Royal Society B

Aby dowiedzieć się, które geny są wyrażane inaczej podczas nieobecności i kiedy sygnał jest odtwarzany, jedna kobieta D. melanogaster odegrał sygnał tego rodzaju, inni – sygnał D. simulansa trzeci to biały szum jako kontrola. Podczas eksperymentu kobiety wyodrębniono z samców do wszystkich innych sygnałów zaloty (chemicznych, wizualny, itd. D.) usunięto, a nie wpływa na ekspresję genu. W celu zbadania zmian w ekspresji genów, autorzy wykorzystali technikę niezwykłe mikromacierzy DNA, które są płytki pokryte są kawałki DNA.RNA badanego organizmu jest nakładane na chip, a jeśli są fragmenty DNA z komplementarną sekwencją nukleotydową na chipie, cząsteczki RNA "przyklejają się" do nich. Przez liczbę takich "zablokowanych" cząsteczek RNA ocenia się poziom aktywności genów.

Autorzy odkryli 412 genów o różnym stopniu aktywności u samic stymulowanych przez specyficzną pieśń (pieśń tego rodzaju) i biały szum. Ale różnica w wyrażaniu się kobiet, które słuchały ich własnej i cudzej piosenki, była mniejsza – tylko 222 geny. Różnica w ekspresji była znacząca dla kilku skupisk genów odpowiedzialnych za aktywność hormonów, neuropeptydów, wiązania feromonów i receptorów feromonów, ale także genów obrony immunologicznej i reakcji na stres. Spośród pięciu genów obrony immunologicznej, które wykazały inną aktywność po zagraniu własnych i cudzych utworów, cztery należą do rodziny genów Turandot. Uwaga autorów przyciągnęła właśnie tę rodzinę genów, dlatego dokładniej badali zmianę ekspresji genów dwóch z nich, TotM i TotC, używając PCR w czasie rzeczywistym.

Ekspresja genu TotM i TotC mierzone po 5- i 15-minutowym odtwarzaniu jego i cudzych piosenek.Gra przez 5 minut nie doprowadziła do istotnych zmian poziomu aktywności obu genów (ryc. 2a). Jednak gra przez 15 minut dała istotne zmiany w ekspresji obu genów (ryc. 2b).

Ryc. 2 Zmiany w ekspresji genów TotC (a) i TotM (b) po 5- i 15-minutowym odtwarzaniu dla kobiet D. melanogaster piosenki tego rodzaju (specyficzna piosenka), piosenki D. simulans (pieśń heterospecyficzna) i białego szumu w kontroli jakości. Wyświetlane są wartości średnie i przedziały ufności 95 procent. Obraz z artykułu w dyskusji Postępowanie Royal Society B

W jaki sposób autorzy tłumaczą wzrost poziomu aktywności genów układu odpornościowego po zagraniu piosenki? Jak wcześniej zaznaczono, piosenka D. melanogaster służy jako kluczowy czynnik rozpoznawania partnera seksualnego, a zatem może prowadzić do szybkiej kopulacji. Wykazano wcześniej, że bezpośrednio przed kopulacją iw jej trakcie zwiększa się ekspresja wielu genów odpornościowej u samic Drosophil. Autorzy uważają, że może to być związane z ochroną przed przenikaniem bakterii podczas kopulacji, a także z ochroną przed specyficznymi białkami plemników, tak zwanymi peptydami płciowymi. Te specyficzne białka, które znajdują się w nasieniu wielu gatunków zwierząt, przyczyniają się do zmniejszenia aktywności seksualnej samicy.Dlaczego tego potrzebujesz? Jest to pewna gwarancja, że ​​samica wkrótce nie będzie kojarzyła się z innym samcem, ale ponieważ duża liczba jej jaj zostanie zapłodniona plemnikiem tego konkretnego mężczyzny. Ale ponieważ kobiety są mniej skłonne do rozwiązłości niż mężczyźni (patrz na przykład książka O. Judsona, "Każde stworzenie jest parą"), kobiety próbują wzmocnić swoją obronę immunologiczną, aby zahamować aktywność białek plemników.

Oprócz tych uzasadnionych wyjaśnień dla zwiększenia aktywności genów ochrony immunologicznej, które autorzy dali, ja na przykład chcę dodać jeszcze jeden. W 2006 roku A.V. Markov i A.M. Kulikov zaproponowali hipotezę "testów immunologicznych" partnerów małżeńskich (patrz Specjacja jest osobistą sprawą dla wszystkich, "Elementy", 15 lutego 2006). Wiadomo, że wiele zwierząt próbuje wybrać niezbyt blisko spokrewnionych, ale niezbyt odległych krewnych, jak partnerzy małżeńscy, aby uniknąć chowu wsobnego i odległej hybrydyzacji. Hipoteza Markowa i Kulikowa opiera się na prostej przyczynie, dla której za rzekome testowanie partnera na zasadzie "własnego lub kogoś innego" wielu organizmów, byłoby bardzo wygodne używanie ich potężnych środków rozróżniania między własnym i kimś innym na poziomie biochemicznym – układem odpornościowym.Możesz określić stopień pokrewieństwa partnera, na przykład, przez siłę reakcji immunologicznej na jego zapach: im jest on silniejszy, tym niższy jest prawdopodobny stopień pokrewieństwa. Potwierdza to: na przykład u wielu kręgowców określony organ o zapachu seksualnym, narząd wklinotyczny, rozpoznaje białka głównego kompleksu zgodności tkankowej, które tworzą wyjątkowy "osobisty zapach". Według eksperymentów ssaki otrzymują szczegółowe informacje o tym zapachu na temat swoich bliskich, w tym stopień pokrewieństwa lub powinowactwo genetyczne. Jeśli wrócisz do muszek owocowych, piosenka oczywiście również niesie informację o bliskości genetycznej. A fakt, że może on wyzwalać układ immunologiczny, jest według mnie przekonującym potwierdzeniem hipotezy testowania immunologicznego. Warto zauważyć, że obecnie istnieją dowody na to, że nie tylko sygnał chemiczny, ale także akustyczny może uruchomić to badanie.

Źródło: E. Immonen, M.G. Ritchie. Genomiczna reakcja na pobudzanie pieśni zalotów u kobiet Drosophila melanogaster // Postępowanie Royal Society B. 2012. V. 279. Nr 1732. Pp. 1359-1365.

Varvara Vedenina


Like this post? Please share to your friends:

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: