CC BY
32
ГЕНЕТИКА
УДК 577.2:595.773.4
МОБИЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ GYPSY (МДГ4) -
ЭНДОПАРАЗИТ DROSOPHILA MELANOGASTER: РЕГУЛЯЦИЯ
ТРАНСПОЗИЦИИ И ИНФЕКЦИОННЫХ СВОЙСТВ
А.И. Ким
(кафедра генетики; e-mail: [email protected])
На примере МДГ4 (gypsy) Drosophila melanogaster рассматриваются свойства эндогенных ретровирусов беспозвоночных, относимых к классу эррантивирусов (Errantiviridae, Me-taviridae). Обсуждаются пути эволюции ретровирусов беспозвоночных и возможные механизмы их происхождения из ретротранспозонов путем присоединения генов вирусов других систематических групп. Показано, что в обеспечении внутреннего иммунитета против МДГ4 (gypsy) у Drosophila melanogaster важную роль играет локус flamenco.
Ключевые слова: дрозофила, мобильные элементы, ретротранспозоны, иммунитет.
У насекомых существует множество вирусов (Boeke et al., 2006; Coffin et al., 1999), однако рет-ровирусы до недавнего времени у них обнаружены не были. Первого представителя этой систематической группы удалось обнаружить лишь в исследованиях, проводимых в области биологии и генетики мобильных элементов дрозофилы. Неудивительно, что предметом изучения стал вид D. melanogaster, так как этот модельный объект генетики, энтомологии и биологии развития прекрасно изучен во многих аспектах. В результате детальных исследований оказалось, что ретровирусы у дрозофилы, насекомых и в целом у беспозвоночных как по происхождению, так и по особенностям жизненного цикла тесно связаны с мобильными генетическими элементами, а именно с ретротранспо-зонами.
Мобильные генетические элементы дрозофилы, на долю которых приходится до 20% генома, сильно отличаются как по структуре и свойствам, так и по механизмам транспозиции. Традиционно их подразделяют на четыре класса: транспозоны, FB-элементы, ретротранспозоны, имеющие длинные концевые повторы и лишенные их. Класс рет-ротранспозонов с длинными прямыми концевыми повторами делится на несколько групп, к одной из которых относятся элементы МДГ4 (gypsy), 17.6, 297, Idefix, Tirant, ZAM у D. melanogaster, Tom у D. ananassae (а также TED у Trichoplusia ni, Ty3 у дрожжей и некоторые др.) (Coffin et al., 1999). По особенностям структурной организации они практически не отличаются от типичных ретро-вирусов позвоночных и перемещаются по геному с использованием РНК-интермедиатов и механизма обратной транскрипции (Arkhipova et al., 1995). В их состав входят помимо длинных прямых кон-
цевых повторов (у МДГ4 (gypsy) — 500 пар нук-леотидов) регуляторная область и открытые рамки считывания (ОРС), число которых варьирует у разных групп ретротранспозонов. У представителей группы МДГ4 (gypsy) их три, как и у типичных инфекционных ретровирусов. Они гомологичны ОРС ретровирусов, соответственно кодирующих полипептидные продукты gag (белки капсида, ОРС1), pol (ферменты, ответственные за обратную транскрипцию и интеграцию в хозяйский геном, ОРС2) и env (трансмембранный полипептид и белок, связывающийся с рецепторами клетки-хозяина, ОРС3) (Coffin et al., 1999). Наличие ОРС3 является важной отличительной особенностью МДГ4 (gypsy) дрозофилы, так как прямо указывает на возможную вирусную природу этого ретротранспозона, а следовательно, и других мобильных элементов этой группы. В то же время МДГ4 (gypsy) известен как типичный ретротранспозон, обычно ведущий себя как консервативный элемент генома дрозофилы, как правило, характеризующийся постоянной локализацией в хромосомах и наследующийся как обыкновенные менделирующие гены. Лишь в отдельных случаях он проявляет необычные свойства, начиная активно перемещаться по геному (Lim et al., 1983; Ким, Беляева, 1986; Ким и др., 1989; Pelis-son et al., 1997; Jordan et al., 1999), нарушая каноны хромосомной теории наследственности. Этот уникальный природный феномен, вызванный внут-ригеномными перемещениями мобильных элементов и впервые описанный у кукурузы (McClintock, 1951), известен как "генетическая нестабильность". У дрозофилы он проявляется в увеличенной на несколько порядков частоте мутаций и хромосомных аберраций в половых и соматических клетках, нестабильном их характере, частом возникновении
обратных мутаций, нарушении местоположения генов на генетической карте и в хромосомах, а также в изменении поведенческих характеристик. В целом генетическая нестабильность приводит к полной перегруппировке генома, увеличению размаха наследственной изменчивости, изменению адаптивности, темпов естественного отбора и скорости микроэволюционных процессов.
Успех в изучении природы и механизмов генетической нестабильности в первую очередь связан с использованием удачно подобранных экспериментальных систем. Одной из них является генетическая система дрозофилы, состоящая из двух генетически преемственных линий MS и SS (Ким, Беляева, 1986; Ким и др., 1989; Kim et al., 1990). MS демонстрирует свойство классической пролонгированной генетической нестабильности. Линии отличаются друг от друга лишь наличием в MS транспозионно активного и многократно амплифи-цированного ретротранспозона МДГ4 (gypsy), отсутствующего в SS. Причинами нестабильности в этой системе являются: во-первых, изменения в структуре мобильного элемента и, во-вторых, нарушение в регуляторных процессах в клетках организма-хозяина. Молекулярно-генетические исследования показали, что существуют два подсемейства МДГ4 (gypsy), имеющие четкие структурные различия (Любомирская и др., 1990; Ilyin et al., 1991; Lyubomirskaya et al., 2001). Они отличаются по количественным характеристикам транскрипционной и ретротранспозионной активности, которые, по-видимому, определяются посттранскрипционными механизмами. Немногочисленные замены нуклеоти-дов, отличающие "активные" и "неактивные" копии элемента, могут оказывать влияние как на процессинг молекулярных продуктов ретротранспо-зона, так и на активность обратной транскрипта-зы. При введении в геном линии SS отдельных хромосом MS, а также при трансформации эмбрионов SS единичными копиями "активного" МДГ4 (gypsy) наблюдается полное восстановление свойств нестабильности, активные транспозиции ретротранспозона и его амплификация (Ilyin et al., 1991; Любомирская и др., 1994; Kim et al., 1994).
Однако при трансформации в полярную плазму эмбрионов вводили МДГ4 (gypsy), клонированный в виде молекулярной конструкции в составе плазмидного вектора, когда он не мог действовать автономно. В этих экспериментах можно было зарегистрировать свойства МДГ4 (gypsy) исключительно как ретротранспозона. При инкубировании личинок дрозофилы ранних возрастов линии SS, в геноме которых отсутствовали копии активного МДГ4 (gypsy), на средах с экстрактами из имаго или личинок линии MS было обнаружено, что этот мобильный элемент способен проникать через внешние покровы личинок, размножаться в клетках хозяина, интегрироваться в его хромосомы, инакти-
вировать ген, в который внедряется, и в дальнейшем амплифицироваться в геноме (Kim et al., 1994). Таким образом, было показано, что МДГ4 (gypsy) ведет себя как типичный инфекционный вирус (Kim et al., 1994; Song et al., 1994). Эксперименты по изучению его ОРС3 и ее продукта env, ответственного за процесс инфицирования клеток и проникновения ретротранспозона внутрь них (Pe-lisson et al., 1994), выделение вирусных частиц (Lecher et al., 1997; Song et al., 1997) и заражение ими культуры клеток SS и организма дрозофилы подтвердили ретровирусную природу ретротранспо-зона МДГ4 (gypsy).
При сравнении свойств "активного" и "неактивного" подсемейств МДГ4 (gypsy) становится очевидным, что вирулентные свойства характерны только для таких копий этого мобильного элемента, которые могут участвовать в транспозиции и активно перемещаются по геному. Следует отметить, что в старых лабораторных линиях и природных популяциях преобладает "неактивный" вариант (Разоренова и др., 2001), тогда как транспозиционно полноценный и инфекционный вариант МДГ4 (gypsy), по-видимому, в настоящее время осуществляет инвазию и быстро распространяется в естественных местах обитания дрозофилы (Mejlumian et al., 2002). Это явление, очевидно, отражает естественный процесс эволюции D. melanogaster. В то же время и сам МДГ4 (gypsy) претерпевает эволюционные изменения. С одной стороны, они могут быть с молекулярной точки зрения относительно небольшими (такими, как единичные замены аминокислот, наблюдаемые в разных копиях этого ретротранс-позона), с другой — весьма значительными. Поскольку видов ретротранспозонов, имеющих ОРС3, чрезвычайно мало, вероятнее всего, изначально этот структурный компонент у них отсутствовал. Филогенетические исследования нуклеотидных последовательностей доменов ОРС2 (pol) ретровиру-сов позвоночных однозначно показали, что они являются прямыми потомками ретротранспозонов с длинными концевыми повторами. Приобретя ген env, они превратились в инфекционные ретрови-русы (Xiong, Eickbush, 1990). По-видимому, по этому же сценарию происходила эволюция ретрови-русов и у беспозвоночных, таких как Drosophila, Caenorhabditis и Ascaris. Показано, что МДГ4 (gypsy) D. melanogaster заимствовал ген env (ОРС3) у баку-ловирусов, Tas у A. lumbricoides — у герпесвирусов (вирусы обоих классов содержат двунитевую ДНК и не имеют в жизненном цикле стадии РНК-ин-термедиата), Cer у C. elegans — у флебовирусов (содержащих однонитевую РНК) (Malik et al., 2000). Такая же эволюционная стратегия известна и для растений в случае каулимовирусов, близких к рет-ротранспозонам беспозвоночных типа МДГ4 (gypsy) и ретровирусам позвоночных (Koonin et al., 1991). Экспериментально показано, что ретротранспозо-
ны с длинными концевыми повторами могут внедряться в геном бакуловирусов. По-видимому, в результате последующих рекомбинационных событий могло происходить объединение геномов рет-ротранспозонов и бакуловирусов (Koonin et al., 1991). Действительно, МДГ4 (gypsy), ранее существовавший как обычный ретротранспозон, приобрел готовый ген env, уже прошедший естественный отбор и эффективно функционировавший у бакуловирусов, успешно присоединив его к своему геному в виде ОРС3. Одновременно он приобрел и инфекционные свойства, превратившись в ретровирус, но в то же время сохранив все ранее присущие ему свойства ретротранспозона. Вирусы группы МДГ4 (gypsy) выделены в отдельное семейство Metaviridae нового класса, получившего название эррантиви-русов насекомых (Boeke et al., 2006). Очевидно, приобретение генов, обеспечивающих вирулентные свойства, в ходе эволюции разных групп вирусов происходило многократно и независимо друг от друга.
Сочетание ОРС2 (pol) и ОРС3 (env) у ретро-транспозонов насекомых оказалось удачным и как следствие было поддержано естественным отбором. ОРС2 МДГ4 (gypsy) D. melanogaster кодирует про-теазу, обратную транскриптазу, РНКазу H и интег-разу (Hoffmann, Reichhart, 2002). До сих пор окончательно не известно, функционируют они в виде отдельных ферментов или одного полидоменного полипептида. Тем не менее показано, что интегра-за в условиях in vitro может эффективно работать и в виде отдельного полипептида, специфически узнавая и разрезая последовательности нуклеотидов (Глухов и др., 2000). Считается, что она функционально предназначена для инсерции ДНК-копий, образующихся в результате обратной транскрипции, в сайты-мишени хозяйского генома в процессе ретротранспозиции. По краям встроенной копии формируется короткая дупликация хозяйской ДНК. Внедряя такие ДНК-копии МДГ4 (gypsy) в хромосомы дрозофилы, интеграза переводит их в состояние провируса. Хорошо известно, что ретротранспозон может исключаться из состава хромосомы за счет гомологичной рекомбинации между концевыми повторами, оставляя в сайте бывшей инсерции один из них (неточное вырезание). Если копия ретротранспозона, внедрившись в ген, вызвала его мутацию, в случае такого неточного вырезания его функция полностью не восстанавливается, и фенотип инсерционного мутанта не возвращается к норме. В то же время показано, что интеграза МДГ4 (gypsy) способна выполнять точные эксцизии МДГ4 (gypsy). Она узнает специфические последовательности по краям длинных концевых повторов и вырезает их, не оставляя дупликации в хозяйской ДНК. В таком случае наблюдается полная реверсия инсерционной мутации к дикому типу. Этот процесс зарегистрирован
in vivo как в геноме дрозофилы в системе MS—SS (Кузин и др., 1994; Kuzin et al., 1994), так и в специальной биплазмидной системе в клетках Escherichia coli (Нефедова и др., 2006). Таким образом, действительно интеграза МДГ4 (gypsy) может осуществлять его точное вырезание и, следовательно, ретротранспозон может самостоятельно исключаться из сайта инсерции хромосомы хозяйской клетки по точному механизму. В таком случае ин-серционные копии МДГ4 (gypsy) могут рассматриваться как эндогенные проретровирусы, а точно вырезанные и упакованные в белковый капсид — как эндогенные ретровирусы. Вполне возможно, что последовательная смена событий по схеме "интеграция — точное исключение" может приводить не только к дальнейшей транспозиции в новые сайты хозяйского генома, но и к переходу ретро-транспозона из состояния провируса в состояние инфекционного вируса. Показано, что вирусные частицы МДГ4 (gypsy), формирующиеся в питающих и фолликулярных клетках, передаются в ооци-ты, инфицируя их (Pelisson et al., 1994; Song et al.,
1994). Известно, что близкий к нему ретровирус-ретротранспозон ZAM передается из фолликулярных клеток яичника в ооциты посредством эндосом и экзосом во время транспорта желтка (Brasset et al., 2006). Таким образом, жизненный цикл ретровиру-сов дрозофилы не ограничивается внутриклеточными событиями, хотя вопрос о том, могут ли они экскретироваться в гемолимфу или окружающую среду, остается открытым.
Совершенно очевидно, что приобретение инфекционных свойств расширяет сферу биологических последствий функционирования ретротранспозонов в геноме организма-хозяина. Наряду с генетической нестабильностью как следствием транспозиции, они становятся способными к высокоэффективному горизонтальному переносу наследственной информации, который описан у дрозофилы даже для неинфекционных групп мобильных элементов (P, mariner (Clark et al., 1994; Prud'homme et al.,
1995), в другие ретротранспозоны (Jordan et al., 1999)). Это увеличивает вероятность переноса генетической информации не только на межпопуляционном, но и на межвидовом уровне. Так, МДГ4 (gypsy) широко распространен в подгруппе D. melanogaster, но встречается также и у других неродственных видов Drosophila, в которые он мог распространиться путем горизонтального и вертикального переноса (Terzian et al., 2000).
Таким образом, для МДГ4 (gypsy) характерна двойственная природа: с одной стороны, это типичный ретротранспозон с длинными концевыми повторами, способный к активным транспозициям, с другой — это настоящий вирус (ретровирус, эр-рантивирус, метавирус), обладающий инфекцион-ностью и способностью встраиваться в хозяйский геном, переходя в состояние эндогенного прови-
руса, и исключаться из него. При рассмотрении двух уникальных свойств МДГ4 (gypsy) закономерно возникает вопрос об их взаимоотношениях.
С одной стороны, очевидно, что в роли инфекционного ретровируса могут выступать только полноразмерные "активные" копии МДГ4 (gypsy), способные к ретротранспозиции (Kim et al., 1994). С другой — известно, что их транспозиции могут происходить не во всех клетках дрозофилы и далеко не во всех линиях D. melanogaster. В большинстве случаев полный спектр известных в настоящее время свойств МДГ4 (gypsy) не проявляется, и рет-ротранспозон находится в клетках в репрессированном состоянии. Поскольку этот эррантивирус может рассматриваться как внутриклеточный паразит дрозофилы, в организме и клетках хозяина должны существовать механизмы, препятствующие его бесконтрольному размножению и перемещению по геному. Действительно, в обычных линиях D. melanogaster, как правило, наблюдается 1—5 копий МДГ4 (gypsy) в эухроматиновых районах хромосом. В генетически нестабильных линиях, в которых наблюдаются активные его транспозиции, это число возрастает, но никогда не превышает 35—40 (Ким и др., 1989; Kim et al., 1990). Очевидно, существует верхняя граница амплификации этого мобильного генетического элемента. Эта закономерность отражает существование "токсического" эффекта большого числа копий МДГ4 (gypsy). Вероятно, они сильно нарушают процессы жизнедеятельности клеток, и те из них, в которых аккумулируется больше критического числа копий этого ретротранспозона, погибают. Об этом свидетельствуют высокая частота летальных мутаций, множественные нарушения индивидуального развития и некротические изменения в тканях особей тех линий дрозофилы, в которых наблюдается активизация транспозиций МДГ4 (gypsy).
Очевидно, у D. melanogaster имеется врожденный специфический иммунитет против МДГ4 (gypsy), позволяющий в нормальных условиях ограничивать его существование интегрированным состоянием в хозяйских хромосомах. В этой ситуации МДГ4 (gypsy) ведет себя как обычный стабильный ретро-транспозон. В условиях, нарушающих такой иммунитет, наблюдается генетическая нестабильность и проявляются инфекционные свойства этого ретро-транспозона-ретровируса. Подобные изменения наблюдаются в культуре клеток (Chalvet et al., 1998), где снимается организменный контроль и многие процессы осуществляются иначе, чем in vivo. У дрозофилы врожденный иммунитет к экзогенным инфекциям представляет собой быстрый координированный целенаправленный ответ, нейтрализующий внешние вирулентные факторы. Известно, что общий иммунитет к грибам и грамположительным бактериям контролируется каскадом генов, из которых ключевым является Toll, а в устойчивости
к грамотрицательным бактериям первостепенную роль играет ген Imd. При этом иммунологические реакции у дрозофилы и млекопитающих оказываются во многом похожими. Неудивительно, что все гены, участвующие в защите организма от внешних инфекций, находятся под прямым действием естественного отбора как жизненно необходимые (Hoffmann, Reichhart, 2002; Wasserman, 2004).
Иммунность к эндогенному ретровирусу МДГ4 (gypsy) должна иметь иную природу, поскольку этот мобильный элемент постоянно присутствует в геноме, а его продукты — в нуклеоплазме и цитоплазме всех клеток. Действительно, у D. melanogaster идентифицирован особый локус flamenco (Prud'homme et al., 1995), который выполняет роль регулятора транспозиций МДГ4 (gypsy). В линиях дрозофилы, несущих нормальный аллель flamenco, независимо от структуры МДГ4 (gypsy) и его принадлежности к "активному" или "неактивному" подсемейству, перемещения этого элемента не регистрируются. Такие "непермиссивные" линии всегда стабильны. Если же flamenco оказывается в му-тантном состоянии, как в "пермиссивных" линиях MS (Ким и др., 1999) и MG (Prud'homme et al., 1995), в геноме которых имеется активный вариант МДГ4 (gypsy), наблюдается проявление полного комплекса свойств генетической нестабильности. Локус flamenco расположен в прицентромерном гетерохроматиновом районе Х-хромосомы, где локализуется в цитогенетической подсекции 20А1-3 (Prud'homme et al., 1995). Несмотря на то что механизм действия локуса flamenco пока не известен, не увенчались успехом попытки его клонировать, а также сложная организация района, в котором он расположен (Robert et al., 2001), совершенно очевидно, что flamenco действительно контролирует транспозиции МДГ4 (gypsy). Только в присутствии мутантных аллелей flamenco в клетках дрозофилы в результате альтернативного сплайсинга синтезируется функциональный белок env, необходимый для развития инфекционного процесса (Pe-lisson et al., 1994), и происходят точные эксци-зии МДГ4 (gypsy) (Кузин и др., 1994; Kuzin et al., 1994). Таким образом, локус flamenco одновременно с транспозицией МДГ4 (gypsy) контролирует и инфекционные свойства этого эррантивируса. Очевидно, именно этот локус и является основным компонентом специфической иммунности D. mela-nogaster к МДГ4 (gypsy) как к ретровирусу. Поэтому, для того чтобы проявлялся полный спектр свойств МДГ4 (gypsy), присутствия в клетке полноценного МДГ4 (gypsy) недостаточно. Кроме этого необходимо, чтобы локус flamenco хозяйского генома находился в мутантном состоянии.
При исследовании полиморфизма структуры МДГ4 (gypsy) и статуса локуса flamenco в многочисленных лабораторных линиях различного происхождения и природных популяциях было обна-
ружено, что, как правило, в них реализуется лишь одно из двух перечисленных выше условий (Ку-сулиду и др., 2001; Разоренова и др., 2001). Именно поэтому они оказываются стабильными и ведут себя "нормально". Одни несут мутации в ло-кусе flamenco, но не имеют полноценного МДГ4 (gypsy), в других наблюдается противоположная ситуация. В третьих нет ни активного МДГ4 (gypsy), ни мутаций flamenco. Эта закономерность, очевидно, является отражением результатов естественного отбора, направленного против дестабилизации генома, которая достигается либо прямо путем транспозиции МДГ4 (gypsy) в качестве ретротранс-позона, либо путем инфекционного распространения его как ретровируса с последующей транспозицией. Таким образом, процветание популяций D. melanogaster и вида в целом обеспечивается сопряженной эволюцией МДГ4 (gypsy) и контролирующего его локуса хозяйского генома — flamenco (Pelisson et al., 1997). Учитывая, что в геноме дрозофилы, вероятно, имеется множество видов эндогенных ретровирусов, лишь одним из примеров которых является МДГ4 (gypsy), можно представить, насколько масштабными должны быть усилия хозяйского генома, направленные на сохранение целостности и стабильности. В то же время совершенно очевидно, что геномы разных, даже систематически сильно удаленных видов не изолированы друг от друга, а постоянно обмениваются компонентами, приобретая или заимствуя новые свойства.
Эндогенные ретровирусы могут рассматриваться как внутриклеточные паразиты, которые при обычных условиях не приводят к сильным изменениям в организме (Coffin et al., 1999). Более того, длительное существование ретровирусов-рет-ротранспозонов в геноме хозяев ("геномное пара-зитирование") привело к тому, что они даже стали его необходимым компонентом. Они обеспечивают целостность линейных хромосом, организуя структуру теломер, участвуют в репарации двуните-вых разрывов ДНК, регулируют функционирование хозяйских генов, действуют как внутренние мута-торные системы, повышая адаптивность организмов-хозяев к новым условиям окружающей среды или изменяя пути их индивидуального развития.
Актуальность изучения эррантивирусов, а следовательно, и ретротранспозонов помимо перечисленных причин обусловлена еще и тем, что к классу ретровирусов относится и вирус иммунодефицита человека (HIV). Он устроен принципиально так же, как и ретровирусы насекомых, и, по-видимому, имеет сходную регуляцию. Клетки насекомых, в том числе и дрозофилы, в настоящее время широко используются в качестве модельных систем для исследования механизмов ВИЧ-инфекции
и защиты организма от нее.
* * *
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты № 08—04—00693—а и 08—04—97050—р).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Глухов И.Л., Ильин Ю.В., Иванов В.А. 2000. Специфическая эндонуклеазная активность интег-разы ретротранспозона МДГ4 (gypsy) // Молекулярная биология. 34. № 2. 277—284.
Ким А.И., Беляева Е.С. 1986. Транспозиции МДГ4 на фоне неизменной локализации других мобильных элементов в мутаторной линии Drosophila me-lanogaster, характеризующейся генетической нестабильностью // Докл. АН СССР. 289. № 5. 1248—1252.
Ким А.И., Беляева Е.С., Ларкина З.Г., Асланян М.М. 1989. Генетическая нестабильность и транспозиции мобильного элемента МДГ4 в мутаторной линии Drosophila melanogaster // Генетика. 25. № 10. 1747—1756.
Ким А.И., Пасюкова Е.Г., Карпова Н.Н., Разоренова О.В. 1999. Генетический контроль транспозиций мобильных элементов дрозофилы // Генетика. 35. № 11. 1511—1521.
Кузин А.Б., Любомирская Н.В., Ильин Ю.В., Ху д ай б е р г е н о в а Б.М., Ким А.И. 1994. Горячая точка встраивания ретротранспозона МДГ4 в локус forked и его точное вырезание // Докл. РАН. 335. № 5. 656—658.
Кусулиду Л.К., Карпова, Н.Н., Разоренова О.В., Глухов И.А., Ким А.И., Лю-
бомирская Н.В., Ильин Ю.В. 2001. Мобильный генетический элемент МДГ4 (gypsy) в линиях Drosophila melanogaster. Особенности структуры и регуляции транспозиции // Генетика. 37. № 12. 1587—1597.
Любомирская Н.В., Архипова И.Р., Ильин Ю.В., Ким А.И. 1990. Клонирование и молекулярный анализ ретротранспозона МДГ4 из двух линий Drosophila melanogaster, различающихся по генетической нестабильности // Генетика. 26. № 12. 2101—2110.
Любомирская Н.В., Шостак Н.Г., Кузин А.Б., Ху д а й б е р г е н о в а Б.М., Ильин Ю.В., Ким А.И. 1994. Введение единичной транспозиционно активной копии МДГ4 в геном стабильной линии Drosophila melanogaster вызывает генетическую нестабильность // Генетика. 30. № 6. 743—748.
Нефедова Л.Н., Любомирская Н.В., Ильин Ю.В., Ким А.И. 2006. Точные эксцизии длинных концевых повторов ретротранспозона МДГ4 (gypsy) Drosophila melanogaster, регистрируемые в клетках Escherichia coli, обусловлены его интегразной функцией // Генетика. 42. № 12. 1654—1661.
Разоренова О.В., Карпова Н.Н., Смирнова Ю.Б., Кусулиду Л.К., Ренева Н.К., Субочева Е.А., Ким А.И., Любомирская Н.В., Ильин Ю.В. 2001. Межлинейное рас-
пределение и особенности структуры двух подсемейств ретротранспозона Drosophila melanogaster МДГ4 (gypsy) // Генетика. 37. № 2. 175-182.
Arkhipova I.R., Ly ub o m i r s k ay a N.V., Ilyin Y u.V. 1995. Molecular Biology Intelligence Unit: Drosophila Retrotransposons. Austin, Texas R.G.
Boeke J.D., Eickbush T.H., Sandmeyer S.B., Voytas D.F. 2006. Virus taxonomy: ICTV VIIth Report / Ed. F.A. Murphy. New York. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ICTVdb/Ictv/fs_index.htm
Brasset E.E., Taddei A.R., Arnaud F.F., Faye B.B., Fausto A.M., Mazzini M.M., Giorgi F.F., Vaury C.C. 2006. Viral particles of the endogenous retrovirus ZAM from Drosophila melano-gaster use a pre-existing endosome/exosome pathway for transfer to the oocyte // Retrovirology. 3. N 1. 25.
Chalvet F., Debec A., Marcaillou C., Rougeau, Bucheton A. 1998. Morphological and molecular characterization of new Drosophila calls lines established from a strain permissive for gypsy transposition // In vitro cell Dev. Biol. Anim. 34. 799—804.
Clark J.B., Maddison W.P., Kidwell M.G. 1994. Phylogenetic analysis supports horizontal transfer of P transposable elements // Mol. Biol. Evol. 11. N 1. 40—50.
Coffin J.M., Hughes S.H., Varmus H.E. 1999. Retroviruses. Cold Spring Harbor Laboratory Press (NY).
Hoffmann J.A., Reichhart J.M. 2002. Dro-sophila innate immunity: an evolutionary perspective // Nature immunology. 3. N 2. 121—126.
Ilyin Y.V., Lyubomirskaya N.V., Kim A.I. 1991. Retrotransposon gypsy and genetic instability in Drosophila // Genetica (Netherlands). 85. N 1. 13—22.
Jordan I.K., Matyunina L.V., McDonald J . F . 1999. Evidence for the recent horizontal transfer of long terminal repeat transposon // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 96. 12621—12625.
Kim A.I., Belyaeva E.S., Aslanian M.M. 1990. Autonomous transposition of gypsy mobile elements and genetic instability in Drosophila melanogaster // Mol. Gen. Genet. 224. N 2. 303—308.
Kim A.I., Lyubomirskaya N.V., Belyaeva E.S., Shostak N.G., Ilyin Y. V. 1994. The introduction of transposionally active copy of a retro-transposon gypsy into the stable strain of Drosophila melanogaster // Mol. Gen. Genet. 242. N 4. 472—477.
Kim A.I., Terzian C., Santamaria P., Pelisson A., Prud'homme N., Bucheton A. 1994. Retrovirures in invertebrates: the gypsy retrotrans-poson is apparently an infectoius retrovirus of Drosophila melanogaster // Proc. Natl. Acad. Sci (USA). 91. N 4. 1285—1289.
Koonin E.V., Mushegian A.R., Rya-bov E.V., Dolja V.V. 1991. Diverse groups of plant RNA and DNA viruses share related movements proteins that may possess chaperone-like activity // J. Gen. Virol. 72. 2895—2903.
Kuzin A.B., Lyubomirskaya N.V., Khu-daibergenova B.M., Ilyin Y.V., Kim A.I. 1994. Precise excision of the retrotransposon gypsy from the forked and cut loci in a genetically unstable D. melanogaster strain // Nucleic Acids Res. 22. N 22. 4641—6445.
Lecher P., Bucheton A., Pelisson A. 1997. Expression of the Drosophila retrovirus gypsy as ultrast-
ructually detectable particles in the ovaries of flies carrying a permissive flamenco allele // J. Gen. Virol. 78. N 9. 2379—2378.
Lim J.K., Simmons M.J., Raymond J.D., Cox N.M., Doll R.F., Culbert T.P. 1983. Homologue destabilization by a putative transposable element in Drosophila melanogaster // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 80. N 21. 6624—6627.
Lyubomirskaya N.V., Smirnova Y.B., Razorenova O.V., Karpova N.N., Sur-kov S.A., Avedisov S.N., Kim A.I., Ilyin Y.V. 2001. Two variants of Drosophila melanogaster retrotransposon gypsy (mdg4): structural and functional differences, distribution in fly stocks // Mol. Gen. Genet. 265. N 2. 367—374.
Malik H.S., Henikoff S., Eickbush T. 2000. Poised for contagion: Evolutionary origins of the infection abilities of invertebrate retroviruses // Genome research. 10. N 9. 1307—1318.
McClintock B. 1951. Chromosome organization and genic expression // Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology. 16. 13—47.
Mejlumian L., Pelisson A., Bucheton A., Terzian C. 2002. Comparative and functional studies of Drosophila species invasion by the gypsy endogenous ret-rovirus // Genetics. 160. N 1. 201—209.
Pelisson A., Song S.U., Prud'homme N., Smith P.A., Bucheton A., Cor-ces V.G. 1994. Gypsy transposition correlates with the production of a retroviral envelope-like protein under the tissue-specific control of the Drosophila flamenco gene // EMBO J. 13. 4401—4411.
Pelisson A., Teysset L., Chalvet F., Kim A., Prudhomme N., Terzian C., Bucheton A. 1997. About the origin of retroviruses and co-evolution of the gypsy retrovirus with the Drosophila flamenco host gene // Genetica (Netherlands). 100. N 1. 29—37.
Prud'homme N., Gans M., Masson M., Terzian C., Bucheton A. 1995. Flamenco, a gene controlling the gypsy retrovirus of Drosophila melanogaster // Genetics. 139. N 2. 697—711.
Roberson H.M. 1997. Multiple mariner transposons in flatworms and hydras are related to those of insects // J. Hered. 88. 195—201.
Robert V., Prudhomme N., Kim A., Bucheton A., Pelisson A. 2001. Characterization of the flamenco region of the Drosophila melanogaster genome // Genetics. 158. 701—713.
Song S.U., Gerasimova T., Kurkulos M., Boeke J.D., Corces V.G. 1994. An env-like protein encoded by a Drosophila retroelement: evidence that gypsy ia an infectious retrovirus // Genes Dev. 8. 2046—2057.
Song S.U., Kurkulos M., Boeke J.D., Corces V.G. 1997. Infection of the germ line by retro-viral particles produced in the follicle cells: a possible mechanism for the mobilization of the gypsy retroelement of Drosophila // Development. 124. N 14. 2789—2798.
Terzian C., Ferraz C., Demaille J., Bucheton A. 2000. Evolution of the gypsy endogenous retrovirus in the Drosophila melanogaster subgroup // Mol. Biol. Evol. 17. N 6. 908—914.
Wasserman S.A. 2004. Nature's fortress against infection // Nature immunology. 5. N 5. 474—475.
Xiong Y., Eickbush T.H. 1990. Origin and evolution of retroelements based on their reverse transcriptase sequences // EMBO J. 9. 3353—3362.
Поступила в редакцию
18.04.08
MOBILE ELEMENT GYPSY (MDG4) - ENDOPARASITE
OF DROSOPHILA MELANOGASTER: REGULATION
OF TRANSPOSITION AND INFECTIVE PROVERTIES
A.I. Kim
Some properties of endogenous invertebrates retroviruses belonging to Errantiviridae (Meta-viridae) are analyzed learning by example of mobile element gypsy of Drosophila melanogaster. Possible evolution events and mechanisms of their origin from retrotransposons by joining with genes from viruses of different systematic groups are considered. The most important role of the locus flamenco in a processes of inner immunity to gypsy in Drosophila melanogaster is affirmed.
Key words: genetic instability, retroviruses, retrotransposons, mobile elements, horizontal transfer, immunity.
Сведения об авторе
Ким Александр Иннокентьевич — докт. биол. наук, сотр. кафедры генетики биологического факультета МГУ. Тел. 939-42-53; e-mail: [email protected]
