Р.Дж.Бейкер

Чернобыль и генотоксикология:

случаи митохондриальной ДНК гетероплазмии.

Джефри К. Виклифф 1, Бренда И.Роджерс1, Рональд К.Чессер2,3и  Роберт Дж.Бейкер1

1Texas Tech University, Lubbock, TX, U.S.A.

2Savannah River Ecology Laboratory, Aiken, SC,

U.S.A.

3University of Georgia, Athens, GA, U.S.A.

Фото:Б.И.Роджерс

Что такое гетероплазмия митохондриальной ДНК?

Присутствие как дикого, так и мутантного типа митохондриальной ДНК в клетке или организме (Wallace 1995)

Абстракт

Мы изучили гетероплазмию в гене цитохрома b у хронически облучаемой дикой рыжей полевки (Clethrionomys glareolus) и у ее эмбрионов, отловленных в районе с очень высокими уровнями радиоактивного загрязнения в пределах Чернобыльской зоны отчуждения. Гетероплазмия определяется как присутствие как дикого, так и мутированного типа митохондриальной ДНК в клетке или организме. По сравнению с уровнем гетероплазмии у менее радиоактивной самки и ее шести эмбрионов, более облученные животные имели большее количество замены оснований ДНК, большую частоту гетероплазмии, большее количество делеций оснований ДНК. Не являясь статистически значимыми, эти результаты показывают, что те животные, которые хронически подвергаются радиационному воздействию окружающей среды в Чернобыле, могут испытывать большее мутационное давление по сравнению с не облученными животными. Более того, наши данные показывают, что гетероплазмия митохондриальной ДНК является потенциальным критерием генотоксичности хронического воздействия радиации.

СЕРИИ

Рис 2. Общее количество мутаций в каждой серии.

Гомоплазмическое состояние 

Нормальная митохондрия

 

Гетероплазмическое состояние

Нормальная и мутационная митохондрия

 

СЕРИИ

Рис 3. Пропорциональное соотношение гетероплазмии гена цитохрома b митохондриальной ДНК. Представляет частоту наблюдаемых мутационных молекул в каждой серии

Диаграмма показывает гетероплазмию

*Черные круги отображают ядро

*Цветные круги отображают митохондрию

Заключение

Предыдущие исследования, выполненные на людях, птицах и мышах были неоднозначны в определении молекулярно-генетических повреждений, связанных с радиацией в Чернобыле (Dubrova et al. 1996, 1998; Ellegren et al. 1997; Baker et al. 1996a, 1996b). Эти исследования фокусировали внимание на повторяющихся элементах ядерной ДНК и на митохондриальной ДНК. Baker et al. (1999) были первыми, кто использовал гетероплазмию митохондриальной ДНК в исследованиях генотоксии (Рис. 1). Содержание их работы было очень похожим на наше, однако они исследовали этот феномен на другом виде полевок (Microtus arvalis), подверженных значительно меньшему воздействию радиации. У облученных животных они обнаружили больше мутаций ДНК (50%) по сравнению с контрольными. Наше исследование показывает больше мутаций ДНК (18.8%; Рис. 2) и более высокий уровень гетероплазмии (8.7%) у экспериментальных (подверженных радиационному воздействию) животных (Рис. 3). Кроме того, у экспериментальных животных было больше делеций оснований ДНК (400%), чем у контрольных (Рис. 4). Не являясь статистически значимым, данное увеличение молекулярно генетических изменений означает, что последствия обитания в чернобыльской среде могут включать в себя сублетальные воздействия на генетический материал мелких млекопитающих.

 

СЕРИИ

Рис 4. Количество делеций наблюдаемых в каждой серии. Делеции в экспериментальных сериях включают 10 одиночных делеций нуклеотидов, одну двойную  и  две тройные (кодон).

Дизайн экперимента и методы

Две пойманные в природе самки рыжей полевки и эмбрионы

Экспериментальные серии

1) 73,083Беккерель/грамм внутримышечного Cs

2) 53.1миллиГрей/сут

3) 6 эмбрионов

Контрольные серии

1) 427Беккерель/грамм внутримышечного Cs

2) 0.3миллиГрей/сут

3) 6 эмбрионов

 

Благодарность

Natural Science Research Laboratory, Texas Tech University, U.S.A.

U. S. Department of Energy, U.S.A.

Международная Радиоэкологическая Лаборатория, Украина

Министерство Черезвычайных Ситуаций, Украина

Texas GAP Analysis Program, Wildlife and Fisheries Coop Unit, U.S.A.

 

Рис 1. Рисунок показывает процесс, используемый для оценки гетероплазмии. Цветные точки отображают разные последовательности митохондриальной ДНК.

    

  

 

[home]  [English]  [Russian] [Ukrainian]