Российские ученые придумали, как повлиять на репродуктивность малярийных комаров

Ученые из Томского государственного университета провели детальный анализ Х-хромосомы и ядрышка в клетках тканей соматической и половой систем малярийного комара. Исследование проходило в рамках проекта, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), а его результаты были опубликованы в журнале PLOS ONE.

Из-за глобального потепления малярия и другие опасные тропические болезни могут распространиться на зоны с умеренным климатом. Комары рода Anopheles являются единственными переносчиками малярии, но при этом виды этого рода существенно различаются по занимаемым экологическим нишам и способности переносить паразита. Группа Maculipennis — самая распространенная в Европе и США. Она подразделяется на одну евразийскую и две североамериканских подгруппы, и результаты исследований, проводимых учеными на этих подгруппах, не совпадают. К тому же почти не изучены филогенетические отношения между этими подгруппами, поэтому задачей ученых было понять эволюционную историю в этой группе.

В ходе работы ученые провели детальный анализ трехмерной динамики X-хромосомы у малярийного комара Anopheles atoparvus. У этого же насекомого ученые исследовали ядрышки клеток соматической ткани — фолликулярного эпителия — и клетки половой системы — трофоциты яичников. «Данная работа показала, что пространственная динамика расположения Х-хромосомы относительно ядерной оболочки специфична для каждой из тканей и коррелирует с процессом роста клеточных ядер: в фолликулярном эпителии Х-хромосома перемещается к центру ядра, а в трофоцитах яичников Х-хромосома прижимается к ядерной периферии», — рассказал Семен Бондаренко, автор статьи, аспирант лаборатории экологии, генетики и охраны окружающей среды Томского государственного университета.

Работа проходила с применением новейших средств микроскопического анализа. Ученые получили ДНК-пробу X-хромосомы методом микродиссекции, который позволяет выделить ДНК из индивидуальной хромосомы. Это послужило матрицей для амплификации, то есть увеличения копий участков хромосомной ДНК, и получения флуоресцентно-меченого зонда. Полученный зонд гибридизировали с недавленными, то есть не подвергнутыми ослаблению межклеточных связей, препаратами яичников малярийных комаров методом 3D-FISH. Ядрышко окрашивали при помощи флуорeсцентных антител к фибрилларину. Результаты микроскопирования ученые анализировали, используя новое программное обеспечение TANGO.

Пространственная организация хромосом в интерфазном ядре играет важную роль в стабильности генома и экспрессии генов, поэтому обнаруженные различия в динамике перемещения Х-хромосомы в процессе роста ядер могут свидетельствовать о механизме различий в характере экспрессии генов между соматической и половой системами у переносчиков малярии. «Изучение механизма экспрессии генов в клетках половой системы позволит манипулировать репродуктивным потенциалом самок малярийных комаров и, таким образом, разработать новые подходы к ограничению распространения болезни», — рассказал Игорь Шарахов, автор статьи, руководитель проекта, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории экологии, генетики и охраны окружающей среды Томского государственного университета.

Пространственные характеристики Х-хромосомы и ядрышка An. atroparvus будут служить базой для аналогичных исследований у других видов из комплекса Maculipennis, к которому и принадлежит An. atroparvus. «Понимание эволюционной истории в группе Maculipennis поможет нам лучше оценить потенциал этой группы в качестве переносчиков малярии, а также спрогнозировать вероятность распространения малярии в Евразии и Северной Америке в условиях меняющегося климата», — заключил ученый.