Научно-практическая конференция и школа с международным участием, посвященная 90-летию со дня рождения академика В.В.Фролькиса

Вплив зміненого парціального тиску кисню на експресію гену сіртуіну та тривалість життя дрозофіл

2013

Гіперекспресія генів білків класу сіртуінів збільшує максимальне число ділень клітин і цим подовжує їх тривалість життя (ТЖ). Зростання ТЖ спостерігається  і під впливом. Зниження редокс потенціалу в гіпоксичних умовах активує гени сіртуінів, що веде до стимуляції HIF-2? і сприяє пристосуванню клітин до зниженого Ро2 (Frankel S., 2011). Метою нашої роботи було визначити зміни експресії гену сиртуіну у личинок та імаго дрозофіл, які протягом 10 поколінь знаходилися в умовах жорсткої гіпоксії (8% О2).

Дослідження проведено на Drosophila лінії Oregon. Для формування експериментальних груп визначали стійкість мушок до низького Ро2. Дрозофіл розміщували у герметичній камері, в яку подавали 99,8% азот, зі швидкістю 2,5 см3/м, знижуючи Ро2 до 1,5 мм.рт.ст. Дрозофіл, які зберігали рухливість понад 30 с у таких умовах вважали високостійкими до впливу гіпоксії (ВГ), а тих, що утримувалися на вертикальних стінках менше 30 с – низькостійкими (НГ). Кожне наступне покоління перевіряли на стійкість до гіпоксії. Протягом десяти поколінь з групи ВГ – відбирали тільки високостійких особин, з групи НГ – тільки низькостійких. Дослідні дрозофіли (в кількості ~800 шт) як першого, так і всіх наступних  10 поколінь постійно знаходилися в окремих контейнерах в атмосфері з вмістом кисню 8-10% при нормальному атмосферному тиску. Експресію гену сиртуіну визначали  методом ПЛР у імаго дрозофіл на п`ятий день після виліту мух із лялечки та у личинок третього віку.

Як показали наші дослідження в контрольній групі експресія сіртуіну у личинок була в 1,6 раза (р<0,05) вищою ніж в імаго. Експресія гену сіртуіну у личинок, як ВГ групи, так і НГ вірогіднo зросла на 32% та 30 % відповідно порівняно з контролем. Тобто довготривала гіпоксія (8%) однаково вплинула на рівень експресії гену сиртуіну у ВГ та НГ личинок.У ВГ імаго дрозофіл експресія гену сіртуіну наближалась до контрольних значень, а у НГ – мала тенденцію до зниження на 6%. Таким чином, експресія гену сіртуіну у личинок і в імаго дрозофіл під впливом жорсткої гіпоксії змінюється різноспрямовано. Це узгоджується з даними інших досліджень, в яких  показано, що личинки більш чутливі до впливу гіпоксії ніж імаго. Так, у личинок під впливом гіпоксії (4% О2) змінилась експресія 2749 генів, а у імаго тільки 138 генів (Zhou D., 2007).  В багатьох дослідженях показано, що транcгенна гіперекспресія  гену сіртуіна збільшує середню та максимальну ТЖ порівняно з дрозофілами нетрансгенних ліній, шляхом стимуляції аутофагії (Morselli et al., 2009). У дослідженнях проведених нами раніше виявлено збільшення максимальної та середньої ТЖ самців дрозофіл після утримання їх на стадії імаго у віці 2 доби в умовах гіпоксії (0,4-0,5% О2) протягом 20, 30, 40 та 45  хв. Особливо вираженим було збільшення ТЖ після гіпоксичного впливу тривалістю 20 та 30 хв. У дрозофіл після 20 хв гіпоксичного впливу ТЖ зросла з 86 діб в контролі до 97 діб, після 30 хв впливу – до 94 діб. Таким чином, за нашими даними довготривала адаптація до низького рівня Ро2 збільшує експресію генів, які регулюють метаболізм клітин, активність ферментів антиоксидантного захисту та може створювати адаптивні передумови для подовження ТЖ.