Роль белка Pnut и его функциональных доменов в сперматогенезе Drosophila melanogaster


https://doi.org/10.18699/VJ16.104

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. Ахметова
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия Университет Алабамы в Бирмингеме, Бирмингем, США
Россия


Н. В. Дорогова
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия
Россия


Е. У. Болоболова
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия
Россия


И. Н. Чесноков
Университет Алабамы в Бирмингеме, Бирмингем, США
Россия


С. А. Федорова
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет», Новосибирск, Россия
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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI http://dx.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. DOI 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. DOI 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. DOI 10.1042/CBI20100105

14. Saarikangas J., Barral Y. The emerging functions of septins in metazoans. EMBO Rep. 2011;12(11):1118-1126. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 10.1515/hsz-2013-0268


Дополнительные файлы

Просмотров: 149

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-0462 (Print)
ISSN 2500-3259 (Online)