Functional morphology of the nucleus in growing oocytes of the red-eared slider Trachemys scripta

Abstract

АННОТАЦИЯ ВКР по основной образовательной программе магистратуры Антона Владимировича Беляева Направление подготовки: «Биология» Научный руководитель - д.б.н., профессор, Гагинская Елена Романовна «Функциональная морфология ядра в растущих ооцитах красноухой черепахи Trachemys scripta» Растущие ооциты представляют собой высокоспециализированные клетки, в цитоплазме которых аккумулируются и запасаются огромные количества органелл, макромолекул и других энергоемких соединений, необходимых для осуществления ранних этапов эмбрионального развития (Дондуа, 2005). Разнообразие экспрессионной активности ядерного генома в ооците и источников материнских РНК в значительной степени определяет огромное разнообразие способов развития женской половой клетки (типов оогенеза). Среди позвоночных, особенности организации и функционирования генетического аппарата в ходе оогенеза наиболее слабо изучены у представителей класса Reptilia: результаты в основном получены с использованием гистологических подходов, в то время как современные данные по функциональной организации ядра ооцитов, функциональной морфологии хромосом и нуклеолярного аппарата не полны или вообще отсутствуют. Настоящее исследование проведено на ооцитах красноухой черепахи Trachemys scripta, представителя американских пресноводных черепах (сем. Emydidae, отр. Testudines). В работе использованы методы флуоресцентной и фазово-контрастной микроскопии, метод составления цитологических карт хромосом на стадии ламповых щеток (по Callan and Lloyd, 1960), методы иммунофлуоресцентной детекции маркерных белков ядрышек и молекулярной гибридизации in situ (FISH) для выявления рДНК и пре-рРНК на криосрезах яичников, проведен биоинформатический анализ последовательности межгенного спейсера IGS в рибосомном повторе T. scripta. В результате описана общая организация ядра в растущих ооцитах из яичников взрослых самок, охарактеризовано строение хромосом типа ламповых щеток, составлены цитологические карты двух макро-, одной миди- и 3-х микрохромосом T. scripta на стадии ламповых щеток, охарактеризованы локализация в ядре ооцита и функциональная активность экстрахромосомных ядрышек в яичниках взрослых самок, проанализирована структура повторяющихся элементов в IGS T. scripta. На основании проведенного исследования сделаны выводы о том, что все хромосомы в растущих ооцитах T. scripta преобразованы в типичные ламповые щетки, в оогенезе T. scripta происходит амплификация рибосомных генов: многочисленные экстрахромосомные ядрышки разных размеров в растущих ооцитах локализуются под оболочкой ядра. В рибосомном повторе T. scripta межгенный спейсер IGS, по крайней мере, в 4 раза короче, чем IGS в геномах птиц и других позвоночных, что может определять двухкомпонентную структуру ядрышек у этого вида (Thiry and Lafontain, 2005).

ANNOTATION Final qualifying project for the Master's educational program Anton Vladimirovich Beljajev Direction of training: "Biology" Scientific supervisor - D.Sci. Professor Elena Romanovna Gaginskaya "Functional morphology of the nucleus in growing oocytes of the red-eared slider Trachemys scripta" Growing oocytes are highly specialized cells, in the cytoplasm of which large amounts of organelles, macromolecules and other compounds necessary for the early stages of embryonic development, are accumulated and stored (Dondua, 2005). The diversity of the expression of the nuclear genome in the oocyte and the sources of maternal RNA largely determines the huge variety of oogenesis types. Among the vertebrates, the features of the organization and functioning of the genetic apparatus during oogenesis that have been most poorly studied in representatives of the Reptilia class: the results are mainly obtained using histological approaches, while the current data on the functional organization of the oocyte nucleus, the functional morphology of chromosomes and the nucleolar apparatus are incomplete or are generally absent. The present study was conducted using oocytes of the red-eared slider Trachemys scripta, that represents American freshwater turtles (family Emydidae, born Testudines). The methods of fluorescence and phase contrast microscopy, the method of compiling cytological charts of chromosomes at the stage of lamp brushes (Callan and Lloyd, 1960), as well as methods of immunofluorescence detection of marker nucleic proteins and flourescence in situ hybridization (FISH) for the detection of rDNA and pre-rRNA on the cryosections of the ovaries, a bioinformatic analysis of the sequence of the intergenic spacer IGS in the ribosomal repetition of T. scripta was carried out. As a result, the general organization of the nucleus in growing oocytes from ovaries of adult females are described, the structure of chromosomes such as lampbrushes are characterized, cytological maps of two macro-, one midi and three microchromosomes of T. scripta are developed on the lampbrush stage, the localization in the nucleus of the oocyte functional activity of extrachromosomal nucleoli in ovaries of adult females, the structure of repeating elements in IGS of T. scripta is analyzed. On the basis of the study, it was concluded that all chromosomes in growing oocytes of T. scripta are converted into typical lampbrush chromosomes and during the oogenesis of T. scripta, amplification of ribosomal genes occurs: numerous extrachromosomal nucleoli of different sizes in growing oocytes are localized under the nuclear membrane. In the ribosomal repeats of T. scripta, the intergenic spacer (IGS) is at least 4 times shorter than the IGS in the genomes of birds and other vertebrates, which can determine the two-component nucleolus structure in this species (Thiry and Lafontain, 2005).