Функции ДНК-полимеразы йота в организме млекопитающих (часть II)
Еще одной группой исследователей были осуществлены эксперименты с подавлением экспрессии Pol йота при помощи siRNA на культуре клеток линии 293Т. Результаты экспериментов показали, что фермент вообще не участвует в репликации ДНК, содержащей повреждения, индуцированные ультрафиолетом ( Choi, 2006 ). Таким образом, вопрос об участвии Pol йота в репликации поврежденной ультрафиолетом ДНК остается открытым.
Однако, можно с уверенностью утверждать, что ни одна из потенциальных вышеперечисленных функций Pol йота не является в организме млекопитающих основной. Этот вывод следует из данных об экспрессии фермента в организме.
Экспрессия многих склонных к ошибкам ДНК-полимераз является тканеспецифичной, и профиль экспрессии может изменяться в ходе онтогенеза. Известно, что мРНК Pol йота присутствует константно в большинстве тканей человека, однако в разном количестве: наибольший ее уровень наблюдается в семенниках , заметное количество содержится в сердце и поджелудочной железе . В организме взрослых мышей максимальное количество мРНК Pol йота также было отмечено в семенниках, незначительный уровень экспрессии имел место в легких, головном мозгу и селезенке ( McDonald, 1999 ). мРНК Pol йота была выделена из семенников (BC121199) и клеток гаструлы (DQ102380) Xenopus tropicalis . Таким образом, наибольший уровень экспрессии фермента у млекопитающих и других позвоночных животных, по всей видимости, характерен для семенников. Серьезных попыток оценки экспрессии Pol йота в ходе онтогенеза на сегодняшний день не предпринималось.
Вероятно, ответ на вопрос о функции Pol йота в организме можно найти в особенностях физиологии мышей 129-й линии, несущих нонсенс- мутацию во втором экзоне гена Pol йота. Эти животные обладают целым рядом особенностей по сравнению с мышами других линий. Часть животных (гомозоготы по окраске) погибают, не достигнув 1-месячного возраста. У мышей 129-й линии снижен нейрогенез в гиппокампе: отмечается изменение интенсивности пролиферации, направленности дифференциации и выживаемости новообразованных нейронов зубчатой фасции гиппокампа . Мыши этой линии хуже выполняют экспериментальные задания, требующие обучения.
129-я линия мышей является наиболее устойчивой к радиации из 27 изученных линий ( Малашенко, 2003 ; Storer, 1966 ). Несмотря на имеющееся сообщения в литературе о склонности мышей 129-й линии к опухолям, индуцируемым ультрафиолетовым излучением и уретаном, в целом эту линию нельзя назвать "высокораковой". Частота спонтанных опухолей различной локализации у этих животных невелика и составляет 21% ( Бландова, 1983 ; Лобанова, 1971 ). Однако, мыши 129-й линии характеризуются необычайно высокой частотой спонтанных тератокарцином в половых зачатках ( Simpson, 1997 ). Впервые это было описано Стивенсом в конце 50-х гг. XX века. Клетки тератокарцином обладают удивительными свойствами, схожими с таковыми у клеток эмбриобласта предимплантационных зародышей. При введении в брюшную полость они способны формировать разнообразные фрагменты эмбриогенных тканей и органов: скелетных мышц, сердца, кожи, волос, нервной ткани и костей. В культуре клетки тератокарциномы растут неприкрепленными к подложке клонами плюрипотентных клеток, способных дифференцироваться в разнообразные линии соматических специализированных клеток.
Причины высокой частоты спонтанных тератокарцином у мышей 129-й линии неизвестны, однако известна любопытная деталь. Описана особая мутация - Ter-мутация , которая представляет собой терминирующий-кодон в гене Dnd1 . Белок DND1 имеет РНК-распознающий домен и демонстрирует высокую гомологию с apobec complementation factor (Acf) - компонентом мРНК редактирующего комплекса, который осуществляет транзиции цитозин- тимин в РНК при помощи фермента apobec, дезаминирующего цитозин. У мышей любого генотипа, несущих Ter-мутацию в гомозиготе, в эмбриогенезе в семенниках нарушается закладка примордиальных зародышевых клеток , что вызывает впоследствие стерильность животных. Справедливо это и для мышей 129-й линии. Однако, только у мышей 129-й линии Ter-мутация в гомозиготе повышает частоту спонтанных тератом с 5% до 94%. При этом оставшиеся примордиальные зародышевые клетки семенников перерождаются в опухолевую ткань тератокарциномы ( Youngren, 2005 ).
Загадочным свойством мышей 129-й линии является очень высокая плюрипотентность эмбриональных клеток. При использовании эмбрионов мышей этой линии удается достичь наиболее высокого выхода эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) - 30%. Тогда как выделить ЭСК удалось только у небольшого числа инбредных линий мышей, отличных от линии 129 ( Kawase, 1994 ; Suzuki, 1999 ). При клонировании мышей практически не удается добиться рождения живых животных, если клетка- донор была взята у мыши какой-либо инбредной линии за исключением 129-й. Эффективность клонирования можно также повысить при объединении какого- либо генотипа в F1 с генотипом мышей 129-й линии. Механизм этого явления также не известнен, но предполагается, что эпигенетический статус мышей 129-й линии более нестабилен и подвержен изменениям (репрограммированию) по сравнению с остальными инбредными линиями ( Inoue, 2003 ).
Однако, мыши 129-й линии не являются истинно нокаутными. Помимо мутации в гене Pol йота, данная линия мышей обладает целым рядом генетических отличий от других линий, поэтому говорить о связи той или иной особенности физиологии этих животных именно с нехваткой Pol йота в организме без проведения специальных экспериментов было бы преждевременно.
В этой ситуации для оценки биологической роли Pol йота важнейшей задачей является создание общей характеристики работы Pol йота в организме, включающую в себя, во-первых, полные данные об экспрессии активной Pol йота в тканях и органах организма, в том числе на разных стадиях онтогенеза, во-вторых, данные об особенностях уровня экспрессии фермента в органах и тканях у животных, различающихся по физиологическим и генетическим характеристикам, и, в-третьих, данные об изменении свойств фермента в процессе эволюции позвоночных животных.
