1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Генетика
  4. T. 57, № 11, 2021

Генетика, 2021, T. 57, № 11, стр. 1330-1332

Конкордантность количественных признаков несахарного диабета и выживаемости единоутробных потомков у гибридов крыс линий Brattleboro и WAG

И. И. Хегай *

Федеральный исследовательский центр, Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук
630090 Новосибирск, Россия

* E-mail: khegay@bionet.nsc.ru

Поступила в редакцию 29.12.2020
После доработки 09.02.2021
Принята к публикации 11.02.2021

Полный текст (PDF)

Аннотация

У крыс линии Brattleboro зафиксирована мутация di (diabetes insipidus), детерминирующая развитие несахарного диабета с высоким уровнем потребления воды. Нами исследован эффект переноса мутантного гена di в линию WAG под действие гена с (альбино). Гены di и альбино локализованы в различных хромосомах и наследуются как рецессивные аллели. Исходную родительскую пару составили самки линии WAG генотипа c di+/c di+ и самцы линии Brattleboro генотипа С di/С di. В F2 дигибридного скрещивания выщепились четыре фенотипических класса. Исследование у самок F2 индивидуального потребления воды и размеров пометов крысят к моменту отъятия от грудного вскармливания выявило высокий уровень конкордантности с коэффициентом корреляции 0.996.

Ключевые слова: вазопрессин, несахарный диабет, потребление воды, не-агути, альбино, размер помета.

Крысы линии Brattleboro являются носителями точечной делеции в гене вазопрессина. Мутация блокирует трансляцию белкового препрогормона вследствие исчезновения в нуклеотидной последовательности стоп-кодона [1]. Физиологически мутация проявляется в форме гипоталамического несахарного диабета с высоким уровнем потребления воды. Данный признак хорошо воспроизводится и используется для идентификации мутантного генотипа [2]. Мутантный ген вазопрессина наследуется как рецессивный аллель и обозначается символом di (diabetes insipidus). Крысы Brattleboro представляют единственную экспериментальную линию крыс, моделирующую наследственный несахарный диабет. В литературе подробно описаны особенности водно-электролитного обмена у крыс Brattleboro [3, 4]. В то же время, вопрос об экспрессии мутантного гена вазопрессина в ином генетическом окружении в значительной степени остается открытым. Нами было предпринято и осуществлено селекционно-генетическое исследование по переносу и закреплению мутации на генетический фон крыс линии WAG (Wistar Albino Glaxo).

Исходные крысы линии Brattleboro характеризуются черным окрасом шерсти, обусловленным действием гена не-агути. У крыс линии WAG действие гена не-агути маскируется мутантным геном альбино. Крысы линии WAG имеют белый окрас и одновременно являются носителями нормальных аллелей гена вазопрессина. Ген альбино, как и мутантный ген di, наследуется в скрещиваниях как рецессивный аллель. Нами было выполнено классическое дигибридное скрещивание относительно пары локусов di и альбино. Локус альбино зафиксирован в 1-ой хромосоме крысы [5]. Действие мутации связано с нарушением работы гена тирозиназы [6]. Нормальная форма гена тирозиназы доминирует и обозначается в геноме крыс большой литерой С, соответственно, мутантный аллель обозначают как с малое. Ген di нами локализован в хромосоме 3 [7]. Нормальный аллель гена вазопрессина принято обозначать символом di+ [8].

Родительские пары были составлены из самок линии WAG генотипа c di+/c di+ и самцов линии Brattleboro генотипа C di/C di. На протяжении всего эксперимента у крыс измеряли индивидуальный уровень потребления воды. Все особи F1 имели единообразный гетерозиготный генотип c di+/C di и фенотип не-агути с уровнем потребления воды, характерным для носителей нормального гена вазопрессина. В поколении F2 произошло ожидаемое расщепление по двум парам признаков – не-агути/альбино и диабет/норма. В случае диабета суточное потребление воды превышало 30% от веса тела, норма характеризовалась на порядок более низким уровнем потребления воды. Всего было получено 132 гибридных особи, из них 30 крыс с диабетом и 33 крысы с фенотипом альбино. Распределение гибридов по фенотипическим классам и сравнение с теоретически ожидаемым представлено в табл. 1, χ2 = 0.416 и соответствует условиям недостоверности различий между теоретическим и опытным распределением. В дальнейших скрещиваниях участвовали самки всех выщепившихся фенотипов и самцы исключительно гомозиготного генотипа di/di с целью закрепления мутантного генотипа. В результате, в следующем поколении было получено и исследовано 35 пометов у самок фенотипа не-агути/норма, 13 пометов у самок не-агути/диабет, 14 пометов у самок альбино/норма и пять пометов у самок альбино/диабет, выборка общей численностью 438 крысят. В данном исследовании у крыс различного фенотипа сравнивались размеры пометов на момент отъятия крысят от вскармливания молоком в возрасте одного месяца. Количественные данные по среднесуточному потреблению воды и средним размерам пометов представлены на рис. 1. В дополнение к ожидаемым достоверным различиям между диабетом и нормой по потреблению воды у самок обнаружены такие же достоверные различия по размерам пометов. Если самки с нормальным уровнем потребления воды вскармливали в среднем восемь крысят, то у самок с несахарным диабетом этот показатель равен трем. Коэффициент корреляции между количеством потребляемой воды и количеством крысят в потомстве составляет 0.996.

Таблица 1.

Расщепление потомков F2 по фенотипическим классам

Фенотип не-агути/норма не-агути/диабет альбино/норма альбино/диабет
Теоретическое расщепление 74.25 24.75 24.75 8.25
Опытное расщепление 76 23 26 7
χ2 0.41 р > 0.05
Рис. 1.

Размер пометов на момент прекращения вскармливания молоком и среднесуточное потребление воды у различных фенотипических классов самок. Достоверность отличия от фенотипического класса не-агути–норма: по размеру помета: * – р < 0.01, ** – р < 0.001; по уровню потребления воды: # – р < 0.001.

Таким образом, существует высокий уровень конкордантности между признаками несахарного диабета и наличием ограниченного количества потомков у крыс. При сравнении крыс альбино и нормально окрашенных крыс такой конкордантности не обнаружено. Результат можно интерпретировать как пониженную жизнеспособность крыс генотипа di/di, с высокой вероятностью, сохраняющейся при переносе мутантного гена под действие гена альбино. Физиологический механизм снижения фертильности не совсем очевиден. Возможно это является следствием гомологии вазопрессина и окситоцина, способных оказывать взаимные регуляторные эффекты на пролактин и уровень лактации [9, 10].

Работа выполнена при поддержке бюджетного проекта ФИЦ ИЦиГ СО РАН № 0259-2021-0014.

Все применимые международные, национальные и/или институциональные принципы ухода и использования животных были соблюдены.

Список литературы

  1. Schmale H., Richter D. Single base deletion in the vasopressin gene is the cause of diabetes insipidus in Brattleboro rats // Nature. 1984. V. 308. № 5961. P. 705–709. https://doi.org/10.1038/308705a0

  2. Хегай И.И. Фенотипическое проявление мутантного гена diabetes insipidus у крыс и критерии генотипирования по фенотипу // Генетика. 2003. Т. 39. № 1. С. 70–74.

  3. Хегай И.И. Взаимодействие аллелей локуса diabetes insipidus и гена почечного белка 120 кДа в онтогенезе крысы // Генетика. 2003. Т. 39. № 3. С. 397–401.

  4. Katkova L.E., Baturina G.S., Solenov E.I., Ivanova L.N. Regulation of V2 receptor by vasopressin is different in Brattleboro rats compared with Wistar // Dokl. Biochem. Biophys. 2015. V. 463. P. 247–250. https://doi.org/10.1134/S1607672915040158

  5. Yamada J., Kuramoto T., Serikawa T. A rat genetic linkage map and comparative maps for mouse or human homologous rat genes // Mammalian Genome. 1994. V. 5. № 2. P. 63–83.

  6. Kuramoto T., Nakanishi S., Ochiai M. et al. Origins of albino and hooded rats: Implications from molecular genetic analysis across modern laboratory rat strains // PLoS One. 2012. V. 7. № 8. P. e43059. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0043059

  7. Khegay I.I., Localization of the vasopressin gene to rat chromosome 3 // Mammalian Genome. 1996. V. 7. № 11. P. 867. https://doi.org/10.1007/s003359900300

  8. Valtin H., North W.G., Edwards B.R., Gellai M. Animal models of diabetes insipidus // Front. Horm. Res. 1985. V. 13. P. 105–126.

  9. Uvnäs Moberg K., Prime D.K. Oxytocin effects in mothers and infants during breastfeeding // Infant. 2013. V. 9. № 6. P. 201–206.

  10. Erickson E.N., Sue Carter C., Emeis C.L. Oxytocin, vasopressin and prolactin in new breastfeeding mothers: Relationship to clinical characteristics and infant weight loss // J. Hum. Lact. 2020. V. 36. № 1. P. 136–145. https://doi.org/10.1177/0890334419838225

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Генетика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал