Распределение привнесенной митохондриальной ДНК человека на ранних стадиях развития эмбрионов мыши

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Целью исследования было изучение распределения митохондриальной ДНК человека по бластомерам зародышей мыши на ранних стадиях развития после инъекции суспензии митохондрий человека в одноклеточные или двухклеточные эмбрионы мыши.

Материалы и методы. В работе использовали мышей CBA/C57Black из питомника «Рапполово». Зиготы получали после гормональной стимуляции самок и скрещивания их с самцами. Суспензию митохондрий из культуры клеток HepG2 (3–10 пл) инъецировали в зиготы или в один из бластомеров двухклеточных эмбрионов, которые затем культивировали в каплях среды М3 под маслом. По достижении эмбрионами 2-, 4- или 8-клеточной стадии зародыши разделяли на бластомеры, которые затем лизировали и выделяли тотальную ДНК. Митохондриальную ДНК (мтДНК) человека определяли методом полимеразной цепной реакции с помощью специфических праймеров.

Результаты. Было проанализировано 2848 эмбрионов мыши. У 520 эмбрионов мтДНК человека была выявлена в каждом бластомере на стадии двух, четырех или восьми клеток. Наличие помимо мтДНК мыши митохондриального генома человека может служить моделью гетероплазмии. Не каждый бластомер трансмитохондриальных эмбрионов содержал чужеродную (человеческую) мтДНК. Математический анализ распределения мтДНК человека в цитоплазме трансмитохондриальных эмбрионов показал, что чужеродная мтДНК после инъекции митохондрий человека в зиготу или один из бластомеров двухклеточного зародыша распределяется неравномерно по бластомерам во время деления дробления.

Заключение. Результаты исследования подтверждают полученные нами ранее данные о наличии 10–11 единиц сегрегации мтДНК человека в митохондриях, инъецируемых в ранние зародыши мыши.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Мария Евгеньевна Кустова

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт экспериментальной медицины»

Email: kusmasha@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4149-2895
SPIN-код: 7151-4480

канд. биол. наук, старший научный сотрудник отдела молекулярной генетики

Россия, Санкт-Петербург

Василина Алексмандровна Соколова

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт экспериментальной медицины»

Email: iva-li@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9204-2448
SPIN-код: 6348-6616

канд. биол. наук, младший научный сотрудник отдела молекулярной генетики

Россия, Санкт-Петербург

Оксана Валерьевна Кидготко

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт экспериментальной медицины»

Email: oks-kidgotko@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2182-7782
SPIN-код: 6348-6616

PhD in Biological Sciences, researcher of the Department of Molecular Genetics

Россия, Санкт-Петербург

Михаил Григорьевич Басс

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт экспериментальной медицины»

Email: mgb3@yandex.ru

канд. биол. наук, научный сотрудник отдела молекулярной генетики

Россия, Санкт-Петербург

Фаина Михайловна Захарова

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт экспериментальной медицины»; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет»

Email: fzakharova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9558-3979
SPIN-код: 9699-5744

канд. биол. наук, научный сотрудник отдела молекулярной генетики; cтарший преподаватель, кафедра эмбриологии

Россия, Санкт-Петербург

Вадим Борисович Васильев

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт экспериментальной медицины»; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет»

Автор, ответственный за переписку.
Email: vadim@biokemis.ru
ORCID iD: 0000-0002-9707-262X
SPIN-код: 6699-6350

д-р мед. наук, руководитель отдела молекулярной генетики; профессор кафедры фундаментальных проблем медицины и медицинских технологий

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Vasilyev V.B. Geneticheskie osnovy mitokhondrial’nykh bolezney. Saint Petersburg: Nestor-Istoriya; 2006. (In Russ.)
  2. Sokolova VA, Kustova ME, Arbuzova NI, et al. Obtaining mice that carry human mitochondrial DNA transmitted to the progeny. Mol Reprod Dev. 2004;68(3):299-307. https://doi.org/10.1002/mrd.20075.
  3. Bass MG, Sokolova VA, Kustova ME, et al. Analysis of efficiency of obtaining transmitochondrial mice by microinjections of human mitochondria into mouse zygote. Biochim Biopys Acta. 2006;1757:679-685.
  4. Howell N. Human Mitochondrial Diseases: Answering Questions and Questioning Answers. In: International Review of Cytology. Vol. 186. Elsevier; 1998. P. 49-116. https://doi.org/10.1016/s0074-7696(08)61051-7
  5. Nagy A, Gertsenstein M, Vintersten K, Behringer R. Manipulating the mouse embryo. 2003. New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press; 2003.
  6. Vasilyev VB, Sokolova VA, Sorokin AV, et al. Persistence of human mitochondrial DNA throughout the development to the blastocyst of mouse zygotes microinjected with human mitochondria. Zygote. 1999;7(4):279-283. https://doi.org/10.1017/s0967199499000672.
  7. Anderson S, Bankier AT, Barrell BG, et al. Sequence and organization of the human mitochondrial genome. Nature. 1981;290(5806):457-465. https://doi.org/10.1038/ 290457a0.
  8. Bibb MJ, Van Etten RA, Wright CT, et al. Sequence and gene organization of mouse mitochondrial DNA. Cell. 1981;26(2):167-180. https://doi.org/10.1016/0092-8674(81) 90300-7.
  9. Glantz SA. Primer of Biostatistics. New York – St. Louis – San Francisco – Auckland: McGraw Hill, Inc; 1994.
  10. Poulton J, Marchington DR. Prospects for DNA-based prenatal diagnosis of mitochondrial disorders. Prenat Diagn. 1996;16(13):1247-1256. https://doi.org/10.1002/(sici)1097- 0223(199612)16:13<1247::aid-pd99>3.0.co;2-p.
  11. Matthews PM, Brown RM, Morten K, et al. Intracellular heteroplasmy for disease-associated point mutations in mtDNA: implications for disease expression and evidence for mitotic segregation of heteroplasmic units of mtDNA. Hum Genet. 1995;96(3):261-268. https://doi.org/10.1007/bf00210404.
  12. Tourte M, Besse C, Mounolou JC. Cytochemical evidence of an organized microtubular cytoskeleton in Xenopus laevis oocytes: involvement in the segregation of mitochondrial populations. Mol Reprod Dev. 1991;30(4):353-359. https://doi.org/10.1002/mrd.1080300410.
  13. Penman S. Rethinking cell structure. Proc Natl Acad Sci U S A. 1995;92(12):5251-5257. https://doi.org/10.1073/pnas.92.12.5251.
  14. Hermann GJ, King EJ, Shaw JM. The yeast gene, MDM20, is necessary for mitochondrial inheritance and organization of the actin cytoskeleton. J Cell Biol. 1997;137(1):141-153. https://doi.org/10.1083/jcb.137.1.141.
  15. Nogawa T, Sung WK, Jagiello GM, Bowne W. A quantitative analysis of mitochondria during fetal mouse oogenesis. J Morphol. 1988;195(2):225-234. https://doi.org/10.1002/jmor.1051950208.
  16. Smith LC, Alcivar AA. Cytoplasmic inheritance and its effects on developments and performance. J Reprod Fertil Suppl. 1993;48:31-43.
  17. Howell N. Mutational analysis of the human mitochondrial genome branches into the realm of bacterial genetics. Am J Hum Genet. 1996;59(4):749-755.
  18. Thundathil J, Filion F, Smith LC. Molecular control of mitochondrial function in preimplantation mouse embryos. Mol Reprod Dev. 2005;71(4):405-413. https://doi.org/10.1002/mrd.20260.
  19. Ashley MV, Laipis PJ, Hauswirth WW. Rapid segregation of heteroplasmic bovine mitochondria. Nucleic Acids Res. 1989;17(18):7325-7331. https://doi.org/10.1093/nar/ 17.18.7325.
  20. van der Bliek AM. Functional diversity in the dynamin family. Trends Cell Biol. 1999;9(3):96-102. https://doi.org/10.1016/s0962-8924(98)01490-1.
  21. Hinshaw JE. Dynamin and its role in membrane fission. Annu Rev Cell Dev Biol. 2000;16:483-519. https://doi.org/10.1146/annurev.cellbio.16.1.483.
  22. Olichon A, Emorine LJ, Descoins E, et al. The human dynamin-related protein OPA1 is anchored to the mitochondrial inner membrane facing the inter-membrane space. FEBS Lett. 2002;523(1-3):171-176. https://doi.org/10.1016/s0014-5793(02)02985-x.
  23. Borovkov AA. Teoriya veroyatnostey. Moscow: Nauka; 1986. (In Russ.)
  24. Kidgotko OV, Kustova MY, Sokolova VA, et al. Transmission of human mitochondrial DNA along the paternal lineage in transmitochondrial mice. Mitochondrion. 2013;13(4): 330-336. https://doi.org/10.1016/j.mito.2013.03.004.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Кустова М.Е., Соколова В.А., Кидготко О.В., Басс М.Г., Захарова Ф.М., Васильев В.Б., 2020

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 74760 от 29.12.2018 г.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах