Роль белка Pnut и его функциональных доменов в сперматогенезе Drosophila melanogaster
https://doi.org/10.18699/VJ16.104
- Р Р‡.МессенРТвЂВВВВВВВВжер
- РћРТвЂВВВВВВВВнокласснРСвЂВВВВВВВВРєРСвЂВВВВВВВВ
- LiveJournal
- Telegram
- ВКонтакте
- РЎРєРѕРїРСвЂВВВВВВВВровать ссылку
Полный текст:
Аннотация
Белок Pnut дрозофилы принадлежит к семейству септинов – консервативных ГТФаз, участвующих в цитокинезе и других фундаментальных клеточных процессах. В связи с их способностью формировать комплексы, которые могут затем полимеризоваться в филаменты, а также на основе их взаимодействия с клеточной мембраной и выполняемыми функциями септины стали рассматривать как четвертую составляющую цитоскелета наряду с актином, микротрубочками и промежуточными филаментами. Однако в отличие от других цитоскелетных компонентов септины изучены гораздо слабее. Ранее нами было показано, что удаление септина, кодируемого геном peanut (pnut), в соматических тканях приводит к аномалиям митоза. Задачей данной работы было выяснение роли pnut в сперматогенезе дрозофилы. Нами была получена плазмидная конструкция для РНК-интерференции pnut, позволяющая эктопически подавлять экспрессию данного гена. Был исследован сперматогенез при подавлении экспрессии гена pnut при помощи РНК-интерференции. Установлено, что чувствительными к РНК-интерференции гена pnut являются генеративные клетки на самых ранних этапах сперматогенеза: снижение уровня экспрессии данного гена в генеративных клетках семенников на этих стадиях приводило к стерильности самцов, причиной которой является неподвижность спермиев. При этом в семенниках таких стерильных самцов не обнаружено сколь-нибудь значимых нарушений мейоза и последующего морфогенеза, структура аксонемы и митохондрий спермиев нормальная. Также проанализирован сперматогенез у мутантов по различным доменам белка Pnut на фоне нуль-аллеля. Показано, что мутации в ГТФазном домене приводят к нарушениям элонгации цист. У мутантов с делецией С-концевого домена обнаруживаются нарушения в морфологии семенника. Для обоих классов мутантов также показаны неподвижность спермиев и стерильность самцов. Таким образом, выявлено участие Pnut в спермиогенезе – заключительных этапах сперматогенеза, на которых происходит изменение морфологии сперматоцитов.
Об авторах
К. А. АхметоваРоссия
Н. В. Дорогова
Россия
Е. У. Болоболова
Россия
И. Н. Чесноков
Россия
С. А. Федорова
Россия
Список литературы
1. Ахметова К.А., Дорогова Н.В., Чесноков И.Н., Федорова С.А. Анализ фенотипического проявления подавления экспрессии гена peanut с помощью RNAi в оогенезе дрозофилы. Генетика. 2015; 51(9):991-999.
2. Ахметова К.А., Федорова С.А. Влияние мутаций в гене peanut на деление соматических и генеративных клеток Drosophila melanogaster. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2011;15(4):653-660.
3. Akhmetova K., Balasov M., Huijbregts R.P.H., Chesnokov I. Functional insight into the role of Orc6 in septin complex filament formation in Drosophila. Mol. Biol. Cell. 2015;26(1):15-28. https://doi.org/10.1091/mbc.E14-02-0734
4. Cao L., Ding X., Yu W., Yang X., Shen S., Yu L. Phylogenetic and evolutionary analysis of the septin protein family in metazoan. FEBS Lett. 2007;581:5526-5532. https://doi.org/10.1016/j.febslet.2007.10.032
5. Casamayor A., Snyder M. Molecular dissection of a yeast septin: distinct domains are required for septin interaction, localization, and function. Mol. Cell. Biol. 2003;23(8):2762- 777. https://doi.org/10.1128/MCB.23.8.2762-2777.2003
6. Fabian L., Wei H.C., Rollins J., Noguchi T., Blankenship J.T., Bellamkonda K., Polevoy G., Gervais L., Guichet A., Fuller M.T., Brill J. A. Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate directs spermatid cell polarity and exocyst localization in Drosophila. Mol. Biol. Cell. 2010;21(9):1546-1555. https://doi.org/10.1091/mbc.E09-07-0582
7. Huijbregts R.P., Svitin A., Stinnett M.W., Renfrow M.B., Chesnokov I. Drosophila Orc6 facilitates GTPase activity and filament formation of the septin complex. Mol. Biol. Cell. 2009;20:270-281. https://doi.org/10.1091/mbc.E08-07-0754
8. Kissel H., Georgescu M.M., Larisch S., Manova K., Hunnicutt G.R. Steller H. The Sept4 septin locus is required for sperm terminal differentiation in mice. Dev. Cell. 2005;8:353-364. https://doi.org/10.1016/ j.devcel.2005.01.021
9. Lhuillier P., Rode B., Escalier D., Lorès P., Dirami T., Bienvenu T., Gacon G., Dulioust E., Touré A. Absence of annulus in human asthenozoospermia: Case Report. Hum. Reprod. 2009;24(6):1296-1303. https://doi.org/10.1093/humrep/dep020
10. McMurray M.A., Bertin A., Garcia G., Lam L., Nogales E., Thorner J. Septin filament formation is essential in budding yeast. Dev. Cell. 2011;20(4):540-549. https://doi.org/10.1016/j.devcel. 2011.02.004
11. Mostowy S., Cossart P. Septins: the fourth component of the cytoskeleton. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2012;13(3):183-194. https://doi.org/10.1038/nrm3284
12. Neufeld T.P., Rubin G.M. The Drosophila peanut gene is required for cytokinesis and encodes a protein similar to yeast putative bud neck filament proteins. Cell. 1994;77:371-379. https://doi.org/10.1016/0092- 8674(94)90152-X
13. Pertceva J.A., Dorogova N.V., Bolobolova E.U., Nerusheva O.O., Fedorova S.A., Omelyanchuk L.V. The role of Drosophila hyperplastic discs gene in spermatogenesis. Cell Biol. Int. 2010;10:991-996. https://doi.org/10.1042/CBI20100105
14. Saarikangas J., Barral Y. The emerging functions of septins in metazoans. EMBO Rep. 2011;12(11):1118-1126. https://doi.org/10.1038/embor. 2011.193
15. Sirajuddin M., Farkasovsky M., Hauer F., Kühlmann D., Macara I.G., Weyand M., Stark H., Wittinghofer A. Structural insight into filament formation by mammalian septins. Nature. 2007;449:311-315. https://doi.org/10.1038/nature06052
16. Sirajuddin M., Farkasovsky M., Zent E., Wittinghofer A. GTPinduced conformational changes in septins and implications for function. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2009;106(39):16592-16597. https://doi.org/10.1073/pnas.0902858106
17. Tanaka-Takiguchi Y., Kinoshita M., Takiguchi K. Septin-mediated uniform bracing of phospholipid membranes. Curr. Biol. 2009;19(2): 140-145. https://doi.org/10.1016/j.cub.2008.12.030
18. Zent E., Wittinghofer A. Human septin isoforms and the GDP-GTP cycle. Biol. Chem. 2014;395:169-180. https://doi.org/10.1515/hsz-2013-0268