Мінливість експресивності ознаки radius incompletus Drosophila melanogaster при додаванні в їжу метаболітів фолатного-метіонінового циклу
Ключові слова:
метаболіти фолатно-метіонінового циклу, експресивність, ознака radius incompletus, Drosophila melanogaster
Анотація
Дана робота мала на меті установити, яким чином надлишок деяких (ключових) метаболітів фолатно-метіонінового циклу (фолієва кислота, метіонін, бетаїн) в раціоні Drosophila melanogaster позначається на експресивності ознаки radius incompletus. Обмін фолатів є постачальником одновуглецевих хімічних груп для низки життєво важливих процесів клітини (біосинтез пуринових нуклеотидів, регенерація метіоніну, метилування ДНК, РНК, білків), а отже безпосередньо стосується регуляції активності генів. Саме це обумовило вибір домішок для проведення дослідження. Експеримент проводили із використанням лінії D. melanogaster з генною мутацією radius incompletus (ri). Експресивність ознаки ri виявилась зручною моделлю з добре вивченим механізмом генетичного контролю для оцінки впливу різних факторів. Встановлено, що надлишок фолієвої кислоти, метіоніну або бетаїну в поживному середовищі впливає на експресивність ознаки ri D. melanogaster. Напрямок та сила впливу залежать від статі особини, яка пройшла повний цикл розвитку на середовищі з домішкою, більш чутливими є самки. Кожна з уживаних домішок мала специфічний вплив на експресивність досліджуваної ознаки: під впливом бетаїну істотно знижувався прояв у самиць, але не у самців; за дії фолієвої кислоти у досліджуваній концентрації зберігаються стать-специфічні розбіжності у значеннях показника; на середовищі з метіоніном спостерігалось зниження середніх значень показника та збільшення варіативності особин за ним. Оцінка за показником флуктуючої асиметрії підтвердила більш стабільний розвиток самців в умовах, що змінюються, порівняно із самками.Завантаження
##plugins.generic.usageStats.noStats##
Посилання
Atramentova L.O., Utevska O.M. Statistical methods in biology: Manual. – Kh.: VN Karazin KhNU, 2007. – 288 p. (in Ukrainian)
Affleck J.G., Neumann K., Wong L., Walker V.K. The effects of methotrexate on Drosophila development, female fecundity, and gene expression // Toxicol. Sci. – 2006. – Vol.89, Iss. 2. – P. 495–503.
Averous J., Bruhat A., Mordier S., Fafournoux P. Recent advances in the understanding of amino acid regulation of gene expression // J. Nutr. – 2003. – Vol.133. – P. 2040S–2045S.
Bruhat A., Fafournoux P. Recent advances on molecular mechanisms involved in amino acid control of gene expression // Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care. – 2001. – Vol.4. – P. 439–443.
Craig S. Betaine in human nutrition // Am. J. Clin. Nutr. – 2004. – Vol. 80, no 3. – P. 539–549.
Davis C.D., Uthus E.O. DNA methylation, cancer susceptibility, and nutrient interactions // Experimental biology and medicine. – 2004. – Vol.229, no 10. – С. 988–995.
De Caterina R., Madonna R. Nutrients and gene expression / in Nutrigenetics and nutrigenomics / eds. A.P.Simpopoulos, M.J.Ordovas. – 2004. – Vol.93. – P. 99–133.
Douglas A.E., Minto L.B., Wilkinson T.L. Quantifying nutrient production by the microbial symbionts in an aphid // J. Exp. Biol. – 2001. – Vol.204. – P. 349–358.
Duplus E., Glorian M., Forest C. Fatty acid regulation of gene transcription // J. Biol. Chem. – 2000. – Vol.275. – P. 30749–30752.
Dutta S., Sinha S., Chattopadhyay A. et al. Cystathionine beta-synthase T833C/844INS68 polymorphism: a family-based study on mentally retarded children // Behav. Brain Funct. – 2005. – Vol.1. – 25p. (http://behavioralandbrainfunctions.biomedcentral.com/articles/10.1186/1744-9081-1-25)
Ehrlich M. DNA methylation in cancer: too much, but also too little // Oncogene. – 2002. – Vol.21, no 35. – P. 5400–5413.
England J.C., Perchuk B.S., Laub M.T., Gober J.W. Global regulation of gene expression and cell differentiation in Caulobacter crescentus in response to nutrient availability // J. Bacteriol. – 2010. – Vol.192, iss.3. – P. 819–833.
Fafournoux P., Bruhat A., Jousse C. Amino acid regulation of gene expression // Biochem. J. – 2000. – Vol.351. – P. 1–12.
Fetisova I.N., Dobrolyubov A.S., Lipin M.A., Polyakov A.V. The polymorphism of folate metabolism genes and human diseases // The Journal of New Medical Technologies. – 2007. – Vol.10, no 1. – P. 12–17. (in Russian)
Firso F., Choi S.-W. Gene-nutrient interactions in one-carbon metabolism // Current Drug Metabolism. – 2005. – Vol.6. – P. 37–46.
Foufelle F., Girard J., Ferre P. Glucose regulation of gene expression // Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care. – 1998. – Vol.1. – P. 323–328.
Geer B.W. A ribonucleic acid-protein relationship in Drosophila nutrition // J. Exp. Zool. – 1963. – Vol.154. – P. 353–364.
Graham J.H., Raz S., Hel-Or H., Nevo E. Fluctuating asymmetry: methods, theory, and applications // Symmetry. – 2010. – Vol.2. – P. 466–540.
Grandison R.C., Piper M.D.W., Partridge L. Amino-acid imbalance explains extension of lifespan by dietary restriction in Drosophila // Nature. – 2009. – Vol.462. – P. 1061–1064.
Grimaldi P.A. Fatty acid regulation of gene expression // Curr.Opin. Clin. Nutr. Metab. Care. – 2001. – Vol.4. – P. 433–437.
Golberg L., de Meillon B., Lavoipierre M. The nutrition of the larva of Aedes aegypti L. II. Essential watersoluable factors from yeast // J. Exp. Biol. – 1945. – Vol.21. – P. 90–96.
Kilberg M.S., Barbosa-Tessmann I.P. Genomic sequences necessary for transcriptional activation by amino acid deprivation of mammalian cells // J. Nutr. – 2002. – Vol.132. – P. 1801–1804.
Kluijtmans L.A.J., Young I.S., Boreham C.A. et al. Genetic and nutritional factors contributing to hyperhomocysteinemia in young adults // Blood. – 2003. – Vol.101, no 7. – Р. 2483–2488.
Krzystanek M., Pałasz A., Krzystanek E. et. al. S-adenosyl L-methionine in CNS diseases // Psychiatria Polska. – 2011. – Vol.XLV, no 6. – P. 923–931. (in Polish)
Lieber C.S. S-adenosyl-L-methionine: its role in the treatment of liver disorders // Am. J. Clin. Nutr. – 2002. – Vol.76, iss.5. – P. 1183S–1187S.
Ma J., Stampfer M.J., Christensen B. et al. A polymorphism of the methionine synthase gene: association with plasma folate, vitamin B12, homocysteine, and colorectal cancer risk // Cancer Epidemiology Biomarkers & Prevention. – 1999. – Vol.8, no 9. – P. 825–829.
Michal G. Biochemical pathways: an atlas of biochemistry and molecular biology. – New York: John Wiley and Sons Inc., 1999. – P.399.
Mordier S., Bruhat A., Averous J., Fafournoux P. Cellular adaptation to amino acid availability: mechanisms involved in the regulation of gene expression and protein metabolism / In: Cell and Molecular Responses to Stress. Vol.3. Sensing, Signaling and Cell Adaptation / Eds. K.M.Storey, J.M.Storey. – New York: Elsevier Science, 2002. – P. 189–206.
Obeid R. The metabolic burden of methyl donor deficiency with focus on the betaine homocysteine methyltransferase pathway // Nutrients. – 2013. – Vol.5, iss.9. – P. 3481–3495.
Pe’gorier J.P. Regulation of gene expression by fatty acids // Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care. – 1998. – Vol.1. – P. 329–334.
Ratner V.A., Vasil’eva L.A. Induction of mobile genetic elements transpositions by stress effects // Soros Educational Journal. – 2000. – Vol.6, no 6. – P. 14–20. (in Russian)
Ratner V.A., Egorova A.V., Iudanin A.Ya. Stabilizing selection and computer models of the joint evolution of patterns of polygenes, transposable elements, and origin identity labels // Genetika. – 2003. – Vol.39, no 4. – P. 550–561. (in Russian)
Sang J.H., King R.C. Nutritional requirements of axenically cultured Drosophila melanogaster adults // J. Exp. Biol. – 1961. – Vol.38. – P. 793–809.
Singh K.R.P., Brown A.W.A. Nutritional requirements of Aedes aegypti L. // J. Insect. Physiol. – 1957. – Vol.1. – P. 199–220.
Shadrina E.G., Volpert Ya.L. Nature puts diagnosis // Ecology and life. – 2006. – No 2. – P. 60–63. (in Russian)
Sokolova G.G., Sharlayeva E.A. Workshop on bioindication of the ecological state of the environment. – Barnaul, 2006. – 109p.
Steinberg S.E. Mechanisms of folate homeostasis // American Journal of Physiology. Gastrointestinal and Liver Physiology. – 1984. – Vol.246. – G319–G324.
The vitamins: fundamental aspects in nutrition and health / Ed. F.C.Gerald. – 2008. – P. 355–380.
Towle H.C. Metabolic regulation of gene transcription in mammals // J. Biol. Chem. – 1995. – Vol.270. – P. 23235–23238.
Vasilyeva L.A., Antonenko O.V., Vykhristyuk O.V., Zakharov I.K. Selection changes the pattern of mobile genetic elements in genome of Drosophila melanogaster // Vavilov Journal of Genetics and Breeding. – 2008. – Vol.12, no 3. – P. 412–425.
Vaulont S., Vasseur-Cognet M., Kahn A. Glucose regulation of gene transcription // J. Biol. Chem. – 2000. – Vol.275. – P. 31555–31558.
Venters D. Folate synthesis in Ae. aegypti and Drosophila melanogaster larvae // Trans. R. Soc. Trop. Med. Hyg. – 1971. – Vol.65. – P. 687–688.
Volkova N.Ye., Philiponenko N.S., Kostenko V.V. et al. Changes of Drosophila melanogaster quantitative traits at the influence of the donor of methyl groups – betaine. I. An analysis of adaptability components and expressiveness of the trait radius incompletus // The Journal of V.N.Karazin Kharkiv National University. Series: biology. – 2010. – Vol.12, iss. 920. – P. 10–25. (in Russian)
Volkova N.Ye., Filiponenko N.S., Krasovska V.V. et al. Effect of the folic acid and methionine on Drosophila melanogaster fitness // The Journal of V.N.Karazin Kharkiv National University. Series: biology. – 2013. – Vol.17, iss.1056. – P. 62–73. (in Russian)
Wang Z., Tang W.H.W., Buffa J.A. et al. Prognostic value of choline and betaine depends on intestinal microbiota-generated metabolite trimethylamine-N-oxide // Eur. Heart. J. – 2014. – Vol.35, iss.14. – P. 904–910.
Woods D.D. The function of folic acid in cellular metabolism // Proc. R. Soc. Med. – 1964. – Vol.57. – P. 388–390.
Zakharenko L.P., Perepelkina M.P., Vasil'eva L.A. Change in the distribution of transposable elements in isogenic strain--cause or consequence in Drosophila melanogaster selection for quantitative traits? // Tsitologiia. – 2010. – Vol.52, no 6. – P. 487–492. (in Russian)
Zakharov V.M. Phenogenetic aspect of natural populations study // Populations Phenetics. – M., 1982. – P. 86–94. (in Russian)
Zeisel S.H., Mar M.-H., Howe J.C., Holden J.M. Concentrations of choline-containing compounds and betaine in common foods // J. Nutr. – 2003. – Vol.133, no 5. – P. 1302–1307.
Affleck J.G., Neumann K., Wong L., Walker V.K. The effects of methotrexate on Drosophila development, female fecundity, and gene expression // Toxicol. Sci. – 2006. – Vol.89, Iss. 2. – P. 495–503.
Averous J., Bruhat A., Mordier S., Fafournoux P. Recent advances in the understanding of amino acid regulation of gene expression // J. Nutr. – 2003. – Vol.133. – P. 2040S–2045S.
Bruhat A., Fafournoux P. Recent advances on molecular mechanisms involved in amino acid control of gene expression // Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care. – 2001. – Vol.4. – P. 439–443.
Craig S. Betaine in human nutrition // Am. J. Clin. Nutr. – 2004. – Vol. 80, no 3. – P. 539–549.
Davis C.D., Uthus E.O. DNA methylation, cancer susceptibility, and nutrient interactions // Experimental biology and medicine. – 2004. – Vol.229, no 10. – С. 988–995.
De Caterina R., Madonna R. Nutrients and gene expression / in Nutrigenetics and nutrigenomics / eds. A.P.Simpopoulos, M.J.Ordovas. – 2004. – Vol.93. – P. 99–133.
Douglas A.E., Minto L.B., Wilkinson T.L. Quantifying nutrient production by the microbial symbionts in an aphid // J. Exp. Biol. – 2001. – Vol.204. – P. 349–358.
Duplus E., Glorian M., Forest C. Fatty acid regulation of gene transcription // J. Biol. Chem. – 2000. – Vol.275. – P. 30749–30752.
Dutta S., Sinha S., Chattopadhyay A. et al. Cystathionine beta-synthase T833C/844INS68 polymorphism: a family-based study on mentally retarded children // Behav. Brain Funct. – 2005. – Vol.1. – 25p. (http://behavioralandbrainfunctions.biomedcentral.com/articles/10.1186/1744-9081-1-25)
Ehrlich M. DNA methylation in cancer: too much, but also too little // Oncogene. – 2002. – Vol.21, no 35. – P. 5400–5413.
England J.C., Perchuk B.S., Laub M.T., Gober J.W. Global regulation of gene expression and cell differentiation in Caulobacter crescentus in response to nutrient availability // J. Bacteriol. – 2010. – Vol.192, iss.3. – P. 819–833.
Fafournoux P., Bruhat A., Jousse C. Amino acid regulation of gene expression // Biochem. J. – 2000. – Vol.351. – P. 1–12.
Fetisova I.N., Dobrolyubov A.S., Lipin M.A., Polyakov A.V. The polymorphism of folate metabolism genes and human diseases // The Journal of New Medical Technologies. – 2007. – Vol.10, no 1. – P. 12–17. (in Russian)
Firso F., Choi S.-W. Gene-nutrient interactions in one-carbon metabolism // Current Drug Metabolism. – 2005. – Vol.6. – P. 37–46.
Foufelle F., Girard J., Ferre P. Glucose regulation of gene expression // Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care. – 1998. – Vol.1. – P. 323–328.
Geer B.W. A ribonucleic acid-protein relationship in Drosophila nutrition // J. Exp. Zool. – 1963. – Vol.154. – P. 353–364.
Graham J.H., Raz S., Hel-Or H., Nevo E. Fluctuating asymmetry: methods, theory, and applications // Symmetry. – 2010. – Vol.2. – P. 466–540.
Grandison R.C., Piper M.D.W., Partridge L. Amino-acid imbalance explains extension of lifespan by dietary restriction in Drosophila // Nature. – 2009. – Vol.462. – P. 1061–1064.
Grimaldi P.A. Fatty acid regulation of gene expression // Curr.Opin. Clin. Nutr. Metab. Care. – 2001. – Vol.4. – P. 433–437.
Golberg L., de Meillon B., Lavoipierre M. The nutrition of the larva of Aedes aegypti L. II. Essential watersoluable factors from yeast // J. Exp. Biol. – 1945. – Vol.21. – P. 90–96.
Kilberg M.S., Barbosa-Tessmann I.P. Genomic sequences necessary for transcriptional activation by amino acid deprivation of mammalian cells // J. Nutr. – 2002. – Vol.132. – P. 1801–1804.
Kluijtmans L.A.J., Young I.S., Boreham C.A. et al. Genetic and nutritional factors contributing to hyperhomocysteinemia in young adults // Blood. – 2003. – Vol.101, no 7. – Р. 2483–2488.
Krzystanek M., Pałasz A., Krzystanek E. et. al. S-adenosyl L-methionine in CNS diseases // Psychiatria Polska. – 2011. – Vol.XLV, no 6. – P. 923–931. (in Polish)
Lieber C.S. S-adenosyl-L-methionine: its role in the treatment of liver disorders // Am. J. Clin. Nutr. – 2002. – Vol.76, iss.5. – P. 1183S–1187S.
Ma J., Stampfer M.J., Christensen B. et al. A polymorphism of the methionine synthase gene: association with plasma folate, vitamin B12, homocysteine, and colorectal cancer risk // Cancer Epidemiology Biomarkers & Prevention. – 1999. – Vol.8, no 9. – P. 825–829.
Michal G. Biochemical pathways: an atlas of biochemistry and molecular biology. – New York: John Wiley and Sons Inc., 1999. – P.399.
Mordier S., Bruhat A., Averous J., Fafournoux P. Cellular adaptation to amino acid availability: mechanisms involved in the regulation of gene expression and protein metabolism / In: Cell and Molecular Responses to Stress. Vol.3. Sensing, Signaling and Cell Adaptation / Eds. K.M.Storey, J.M.Storey. – New York: Elsevier Science, 2002. – P. 189–206.
Obeid R. The metabolic burden of methyl donor deficiency with focus on the betaine homocysteine methyltransferase pathway // Nutrients. – 2013. – Vol.5, iss.9. – P. 3481–3495.
Pe’gorier J.P. Regulation of gene expression by fatty acids // Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care. – 1998. – Vol.1. – P. 329–334.
Ratner V.A., Vasil’eva L.A. Induction of mobile genetic elements transpositions by stress effects // Soros Educational Journal. – 2000. – Vol.6, no 6. – P. 14–20. (in Russian)
Ratner V.A., Egorova A.V., Iudanin A.Ya. Stabilizing selection and computer models of the joint evolution of patterns of polygenes, transposable elements, and origin identity labels // Genetika. – 2003. – Vol.39, no 4. – P. 550–561. (in Russian)
Sang J.H., King R.C. Nutritional requirements of axenically cultured Drosophila melanogaster adults // J. Exp. Biol. – 1961. – Vol.38. – P. 793–809.
Singh K.R.P., Brown A.W.A. Nutritional requirements of Aedes aegypti L. // J. Insect. Physiol. – 1957. – Vol.1. – P. 199–220.
Shadrina E.G., Volpert Ya.L. Nature puts diagnosis // Ecology and life. – 2006. – No 2. – P. 60–63. (in Russian)
Sokolova G.G., Sharlayeva E.A. Workshop on bioindication of the ecological state of the environment. – Barnaul, 2006. – 109p.
Steinberg S.E. Mechanisms of folate homeostasis // American Journal of Physiology. Gastrointestinal and Liver Physiology. – 1984. – Vol.246. – G319–G324.
The vitamins: fundamental aspects in nutrition and health / Ed. F.C.Gerald. – 2008. – P. 355–380.
Towle H.C. Metabolic regulation of gene transcription in mammals // J. Biol. Chem. – 1995. – Vol.270. – P. 23235–23238.
Vasilyeva L.A., Antonenko O.V., Vykhristyuk O.V., Zakharov I.K. Selection changes the pattern of mobile genetic elements in genome of Drosophila melanogaster // Vavilov Journal of Genetics and Breeding. – 2008. – Vol.12, no 3. – P. 412–425.
Vaulont S., Vasseur-Cognet M., Kahn A. Glucose regulation of gene transcription // J. Biol. Chem. – 2000. – Vol.275. – P. 31555–31558.
Venters D. Folate synthesis in Ae. aegypti and Drosophila melanogaster larvae // Trans. R. Soc. Trop. Med. Hyg. – 1971. – Vol.65. – P. 687–688.
Volkova N.Ye., Philiponenko N.S., Kostenko V.V. et al. Changes of Drosophila melanogaster quantitative traits at the influence of the donor of methyl groups – betaine. I. An analysis of adaptability components and expressiveness of the trait radius incompletus // The Journal of V.N.Karazin Kharkiv National University. Series: biology. – 2010. – Vol.12, iss. 920. – P. 10–25. (in Russian)
Volkova N.Ye., Filiponenko N.S., Krasovska V.V. et al. Effect of the folic acid and methionine on Drosophila melanogaster fitness // The Journal of V.N.Karazin Kharkiv National University. Series: biology. – 2013. – Vol.17, iss.1056. – P. 62–73. (in Russian)
Wang Z., Tang W.H.W., Buffa J.A. et al. Prognostic value of choline and betaine depends on intestinal microbiota-generated metabolite trimethylamine-N-oxide // Eur. Heart. J. – 2014. – Vol.35, iss.14. – P. 904–910.
Woods D.D. The function of folic acid in cellular metabolism // Proc. R. Soc. Med. – 1964. – Vol.57. – P. 388–390.
Zakharenko L.P., Perepelkina M.P., Vasil'eva L.A. Change in the distribution of transposable elements in isogenic strain--cause or consequence in Drosophila melanogaster selection for quantitative traits? // Tsitologiia. – 2010. – Vol.52, no 6. – P. 487–492. (in Russian)
Zakharov V.M. Phenogenetic aspect of natural populations study // Populations Phenetics. – M., 1982. – P. 86–94. (in Russian)
Zeisel S.H., Mar M.-H., Howe J.C., Holden J.M. Concentrations of choline-containing compounds and betaine in common foods // J. Nutr. – 2003. – Vol.133, no 5. – P. 1302–1307.
Цитовано
Як цитувати
Волкова, Н. Є., Філіпоненко, Н. С., & Воробйова, Л. І. (1). Мінливість експресивності ознаки radius incompletus Drosophila melanogaster при додаванні в їжу метаболітів фолатного-метіонінового циклу. Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Серія «Біологія», 26, 97-107. вилучено із https://periodicals.karazin.ua/biology/article/view/6503
Номер
Розділ
ГЕНЕТИКА
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої її публікації на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License 4.0 International (CC BY 4.0), яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи.
