Геномна динамика и стабилност – Клетъчни репаративни механизми

I. Изследват се клетъчните репаративни механизми, ангажирани в поправката на ДНК повреди в генома на културните растения.

Генотоксичните агенти от околната среда, като ултравиолетова радиация (УВ),  йонизиращи лъчения, повишено ниво на тежки метали и др., индуцират различни типове повреди в ДНК, чието присъствие в генома влияе негативно върху функционирането на растителната клетка. Това води до потискане на физиологичните процеси и нормалното развитие на растенията, което намалява тяхната продуктивност. Активирането на ДНК репаративните механизми позволява на растенията да се справят по-ефективно с неблагоприятните въздействия на околната среда.

Изучаването на ефективността и генетичния контрол на ДНК репарацията при растенията е необходима основа за съвременната селекция и създаването на устойчиви и високо-продуктивни генотипове за селското стопанство. Ечемикът е култура с основно агрономическо значение в световен мащаб, въпреки това познанията за репаративния потенциал на ечемичния геном да отстранява ДНК повредите са изключително оскъдни. В тази връзка изследванията са насочени към  комплексно проучване на  репаративните механизми и генетичния им контрол в растения изложени на радиационен стрес.

1. Молекулярни механизми на стресовия отговор спрямо УВ радиация при ечемика. Тип и активност на ДНК репаративните механизми в ядрения, хлоропластния и митохондриалния ечемични геноми в растения, изложени на УВ стрес. Идентификация и характеристика на гени, ангажирани в репарацията на УВ-индуцираните ДНК повреди. Транскрипционен статус и динамика на ечемичния геном в условия на УВ стрес. В дългосрочен план този род изследвания ще допринесат за повишаване на толерантността на ечемика към увеличаващите се нива УВ радиация в резултат от глобалното затопляне и свързаните с него климатични промени.

Основни резултати:

Въведена е методика за анализ на циклобутановите пиримидинови димери (ЦПД), чрез която е направена детайлна характеристика на типа и ефективността на ДНК репаративните механизми, активни в генома на ечемика след облъчване на растенията с УВ-С радиация. Установено е, че отстраняването на ЦПД от УВ-облъчените ечемични прорастъци се доминира от светлинно-зависим репаративен механизъм, чиято ефективност се влияе от светлинните условия на отглеждане на растенията преди и след облъчването, докато приносът на тъмнинните репаративни механизми за цялостната геномна репарация е незначителен.

Разработен и въведен е високо-чувствителен PCR–базиран подход за изследване на репаративните събития, протичащи в индивидуални ечемични гени и ДНК последователности при растения, изложени на УВ-стрес. Получени са данни за активност на фоторепаративните механизми в специфични гени от извънядрените геноми на ечемика (хлоропластен и митохондриален), както и за пълната липса на репарация при отсъствие на светлина.

Идентифициран и секвениран е ЦПД фотолиазният ген при ечемика. Характеризиран е транскрипционния му профил в зависимост от светлината и УВ-облъчването на растенията.

2. Молекулярни механизми на стресовия отговор спрямо йонизираща радиация и радиомиметични агенти в генома на ечемика. Проучване на механизмите за репарация на ДНК скъсвания и окислителни повреди, индуцирани от гама лъчи и йони на тежки метали. Транскрипционни изменения свързани с клетъчния отговор към  йонизираща радиация. Кластогенен ефект на литиевите йони в генома на ечемика. Позиционно-зависими ефекти на мутагенното действие.

Основни резултати:

Проведен е комплексен молекулярно-цитогенетичен анализ на капацитета на мутантната линия ечемик D-2946 да възстановява основните повреди в ДНК и хромозомите, водещи до нарушаване на геномния интегритет. Резултатите показват, че предизвиканата чрез йонизираща радиация унаследяема реорганизация на хромозомната гарнитура на ечемика води до съществено модулиране на чувствителността на генома към едно- и двойно-верижни ДНК скъсвания, индуцирани от гама-лъчи, литиеви йони и радиомиметичния агент блеомицин, както и до повишаване на кластогенния ефект на гама-лъчите. Тези характеристики на реконструирания кариотип ечемик D-2946 го обособяват като нова радиочувствителна мутантна форма и перспективен модел за анализ на молекулярните механизми, отговорни за репарацията на радиационно-индуцираните ДНК повреди в растителния геном.

3. Приложение на съвременни молекулярно-цитологични тестове като кометен анализ за оценка на ефекта на генотоксичните фактори върху геномния интегритет при растенията.

Go BackBack

В интернет

Намерете ни на адрес:
http://www.ifrg-bg.com/

Пишете ни

Електронна поща:
ifrg@bio21.bas.bg

Елате да се запознаем

ул. 'Акад. Георги Бончев', бл. 21
гр. София 1113, България

Свържете се с нас

Тел.: +359 2 9792606
Тел.: +359 2 8728170
Факс: +359 2 8739952