Ecological geneticsEcological geneticsЭкологическая генетика1811-09322411-9202Eco-Vector545510.17816/ecogen5444-54ArticlesСтатьиResearch ArticleMatroclinous Inheritance of Behavioral Traits: Possible MechanismsМАТРОКЛИННОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ ПОВЕДЕНЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ: ВОЗМОЖНЫЕ МЕХАНИЗМЫKamyshevNikolay GКамышевНиколай Григорьевичnkam@pavlov.infran.ruBraginaJulia VБрагинаЮлия Валерьевнаjulia_bragina@mail.ruBesedinaNataliya GБесединаНаталья Геннадьевнаmolotova@pavlov.infran.ruKamyshevaElena AКамышеваЕлена Аркадьевнаnkam@pavlov.infran.ruTimofeevaEvgenia AТимофееваЕвгения Александровнаtimgenya@yandex.ruPonomarenkoValentina VПономаренкоВалентина ВасильевнаI.P. Pavlov Institute of Physiology, RAS, Saint-Petersburg, RFИнститут Физиологии им. И. П. Павлова РАН, Санкт-Петербург, РФ1512200754VOL 5, NO4 (2007)ТОМ 5, №4 (2007)445414112016Copyright ©; 2007, Kamyshev N.G., Bragina J.V., Besedina N.G., Kamysheva E.A., Timofeeva E.A., Ponomarenko V.V.Copyright ©; 2007, Камышев Н.Г., Брагина Ю.В., Беседина Н.Г., Камышева Е.А., Тимофеева Е.А., Пономаренко В.В.2007Kamyshev N.G., Bragina J.V., Besedina N.G., Kamysheva E.A., Timofeeva E.A., Ponomarenko V.V.Камышев Н.Г., Брагина Ю.В., Беседина Н.Г., Камышева Е.А., Тимофеева Е.А., Пономаренко В.В.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.eco-vector.com/ecolgenet/article/view/5455

Transmission of behavioral traits from mother to hybrids of first generation, revealed in researches performed under guidance of M.E. Lobashev and V.V. Ponomarenko since the middle of last century, is clearly adaptive and seems to be a phenomenon of general significance in biology. From the contemporary positions it may be explained by various genetic processes: sex-linked inheritance, cytoplasmic inheritance, maternal effect of nuclear genes, genomic imprinting. The review considers all of them with most attention to possible mechanisms of the late maternal effect of nuclear genes.

Работа поддержана грантами РФФИ, научной программой Санкт-Петербургского научного центра и программой президиума РАН «Динамика генофондов». Наследование гибридами первого поколения поведенческих особенностей от матери (матроклиния), выявленное в исследованиях, проводимых под руководством М.Е. Лобашева и В.В. Пономаренко, начиная с середины прошлого века, имеет явное адаптивное значение и, по-видимому, является общебиологическим принципом. С современных позиций оно может быть объяснено разнообразными генетическими явлениями - сцепленным с полом наследованием, цитоплазматической наследственностью, материнским эффектом ядерных генов, геномным импринтингом. В обзоре рассматриваются все четыре явления, наиболее подробно - возможные механизмы позднего материнского эффекта ядерных генов.

генетика поведенияМАТРОКЛИНИЯЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТЬМАТЕРИНСКИЙ ЭФФЕКТГЕНОМНЫЙ ИМПРИНТИНГАлексеевич Л.А., Пономаренко В.В., Смирнова Г.П., 1965. Сравнительно-генетическое исследование свойств высшей нервной деятельности у кур при межпородном скрещивании. I. Изучение особенностей нервных процессов в реципрокном скрещивании пород австралорп и плимутрок//Физиология и патология высшей нервной деятельности. Научные сообщения Института физиологии им. И. П. Павлова. М.-Л.: Наука, № 3. С. 8-11.Брагина Ю.В., Молотова Н.Г., Камышева Е.А. и др., 2007. Выявление генов дрозофилы, проявляющих поздний материнский эффект//Информационный вестник ВОГиС. Т. 11, № 2. С. 436-444.Дэвидсон Э., 1972. Действие генов в раннем развитии: Пер. с англ. М.: Мир, 342 с.Инге-Вечтомов С.Г., 1996. Цитогены и прионы: цитоплазматическая наследственность без ДНК?//Соросовский образовательный журнал. № 5. С. 11-18.Касимов Р.Ю., 1961. Суточный ритм двигательной активности видов осетровых рыб и их гибридов//Зоологический журнал. Т. 11, № 1. С. 63-72.Касимов Р.Ю., Маршин В.Г., 1965. О развитии реакции на световые раздражители в раннем онтогенезе у некоторых видов осетровых рыб и их гибридов//Физиология и патология высшей нервной деятельности. Научные сообщения Института физиологии им. И.П. Павлова. М.-Л.: Наука, № 3. С. 55-59.Лобашев М.Е., Касимов Р.Ю., Маршин В.Г., 1962. Наследование некоторых свойств высшей нервной деятельности при межвидовой гибридизации//Известия АН СССР. Сер. биологическая. № 1. С. 56-69.Маршин В.Г., 1969а. Исследование общей двигательной активности реципрокных гибридов осетра и стерляди//Генетика поведения. Л.: Наука, С. 155-160.Маршин В.Г., Пономаренко В.В., Смирнова Г.П., 1969б. Наследование некоторых особенностей поведения при межвидовой гибридизации осетровых//Генетика, селекция и гибридизация рыб. М.: Наука, С. 192-208.Пендина А.А., Гринкевич В.В., Кузнецова Т.В., Баранов В.С., 2004. Метилирование ДНК -универсальный механизм регуляции активности генов//Экологическая генетика. Т. 2, № 1. С. 27-37.Пономаренко В.В., 1959. Сравнительно-генетическое исследование свойств высшей нервной деятельности у кур при межпородном скрещивании. I. Изучение особенностей высшей нервной деятельности у гибридов первого поколения пород плимутрок и австралорп//Научные сообщения Института физиологии им. И. П. Павлова. Изд-во АН СССР. № 2. С. 104-107.Пономаренко В.В., Маршин В.Г., Лобашев М.Е., 1964. Изучение наследования свойств высшей нервной деятельности при межпородных и межвидовых реципрокных скрещиваниях//Исследования по генетике. Изд-во ЛГУ. № 2. С. 8-20.Пономаренко В.В., Савватеев В.Б., Смирнова Г.П., 1969. О наследовании порога возбудимости (реобазы) нервно-мышечного аппарата у кур в связи с силой возбудительного процесса//Генетика поведения. Л.: Наука. С. 43-50.Рагим-заде М.С., 1969. Изучение характера наследования свойств нервных процессов у реципрокных гибридов двух рас медоносных пчел в связи с наследованием пищедобывательной активности//Генетика поведения. Л.: Наука, С. 50-61.Шкундина И.С., Тер-Аванесян М.Д., 2006. Прионы//Успехи биол. хим. Т. 46. С. 3-42.Anokhin K.V., 1997. Towards synthesis of systems and molecular genetics approaches to memory consolidation//J. Higher Nervous Activity. Vol. 47, N 2. P. 157-169.Arbeitman M.N., Furlong E.E., Imam F. et al., 2002. Gene expression during the life cycle of Drosophila melanogaster//Science. Vol. 297. P. 2270-2275.Bailey C.H., Kandel E.R., Si K., 2004. The persistence of long-term memory: a molecular approach to self-sustaining changes in learning-induced synaptic growth//Neuron. Vol. 30. P. 44. N 1. P. 49-57.Bashirullah A., Halsell S.R., Cooperstock R.L. et al., 1999. Joint action of two RNA degradation pathways controls the timing of maternal transcript elimination at the midblastula transition in Drosophila melanogaster//EMBO J. Vol. 18, N 9. P. 2610-2620.Bénard C., McCright B., Zhang Y. et al., 2001. The C. elegans maternal-effect gene clk-2 is essential for embryonic development, encodes a protein homologous to yeast Tel2p and affects telomere length//Development. Vol. 128. P. 4045-4055.Birky C.W., Jr., 2001. The inheritance of genes in mitochondria and chloroplasts: laws, mechanisms, and models//Annu. Rev. Genet. Vol. 35. P. 125-148.Boore J.L., 1999. Animal mitochondrial genomes//Nucleic Acids Res. Vol. 27. P. 1767-1780.Breton S., Beaupré H.D., Stewart D.T. et al., 2007. The unusual system of doubly uniparental inheritance of mtDNA: isn't one enough?//Trends Genet. Vol. 23. N 9. P. 465-474.Browder L.W., Erickson C.A., Jeffery W.R., 1991. Developmental Biology. Third edition. Saunders College Pub. Philadelphia.Charlat S., Hurst G.D., Merçot H., 2003. Evolutionary consequences of Wolbachia infections//Trends Genet. Vol. 19, N 4. P. 217-223.Chia W., Cai Y., Morin X. et al., 2001. The cell cycle machinery and asymmetric cell division of neural progenitors in the Drosophila embryonic central nervous system//The Cell Cycle and Development. John Wiley & Sons, Ltd. P. 139-157.Choi C.Q., 2005. A new view of translational control//The Scientist. Vol. 19, N 23. P. 20-24.Clark M.E., Anderson C.L., Cande J., Karr T.L., 2005. Widespread prevalence of Wolbachia in laboratory stocks and the implications for Drosophila research//Genetics. Vol. 170. P. 1667-1675.Coller J.M., Tucker M., Sheth U. et al., 2001. The DEAD box helicase, Dhh1p, functions in mRNA decapping and interacts with both the decapping and deadenylase complexes//RNA. Vol. 12. P. 1717-1727.Costa F.F., 2008. Non-coding RNAs, epigenetics and complexity//Gene. Jan 14 [Epub ahead of print].Davies W., Isles A.R., Wilkinson L.S., 2005. Imprinted gene expression in the brain//Neuroscience & Biobehavioral Reviews. Vol. 29, N 3. P. 421-430.Deshpande G., Calhoun G., Schedl P., 2004. Overlapping mechanisms function to establish transcriptional quiescence in the embryonic Drosophila germline//Development. Vol. 131, N 6. P. 1247-1257.Edwards C.A., Ferguson-Smith A.C., 2007. Mechanisms regulating imprinted genes in clusters//Curr. Opin. Cell Biol. Vol. 19. P. 281-289.Elson J.L., Lightowlers R.N., 2006. Mitochondrial DNA clonality in the dock: can surveillance swing the case?//Trends Genet. Vol. 22. P. 603-607. 35. Epigenetics, 2007./Ed. by C.D. Allis, T. Jenuwein,D. Reinberg, M.-L. Caparros. Cold Spring Harbor Press.Gilbert S.F., 2002. Developmental Biology. 8-th ed. Sinauer Associates Inc., Sunderland. 751 p.Giraldez A.J., Cinalli R.M., Glasner M.E., 2005. MicroRNAs regulate brain morphogenesis in zebrafish et al.//Science. Vol. 308, N 5723. P. 833-838.Giraldez A.J., Mishima Y., Rihel J. et al., 2006. Zebrafish MiR-430 promotes deadenylation and clearance of maternal mRNAs//Science. Vol. 312. N 5770. P. 75-79.Haig D., 2004. The (dual) origin of epigenetics//Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. Vol. 69. P. 67-70.Haigh A.J., Lloyd V.K., 2006. Loss of genomic imprinting in Drosophila clones//Genome. Vol. 49. P. 1043-1046.Hawkins N., Garriga G., 1998. Asymmetric cell division: from A to Z//Genes Dev. Vol. 12. P. 3625-3638.Hooper S.D., Boué S., Krause R. et al., 2007. Identification of tightly regulated groups of genes during Drosophila melanogaster embryogenesis//Mol. Syst. Biol. Vol. 3. Publ. 72.Inagaki S., Numata K., Kondo T. et al., 2005. Identification and expression analysis of putative mRNA-like non-coding RNA in Drosophila//Genes to Cells. Vol. 10. P. 1163-1173.Isles A.R., Wilkinson L.S., 2008. Epigenetics: what is it and why is it important to mental disease?//Br. Med. Bull. Feb 15 [Epub ahead of print].Jenuwein T., Allis C., 2001. Translating the histone code//Science. Vol. 293, N 5532. P. 1074-1080.Kawaji H., Hayashizaki Y., 2008. Exploration of small RNAs//PLoS Genet. Vol. 1. Publ. e22.Krichevsky A.M., Kosik K.S., 2001. Neuronal RNA granules: A link between RNA localization and stimulation-dependent translation//Neuron. Vol. 32. P. 683-696.Landis G., Bhole D., Lu L., Tower J., 2001. Highfrequency generation of conditional mutations affecting Drosophila development and life span//Genetics. Vol. 158, N 3. P. 1167-1176.Lewis E.B., 1978. A gene complex controlling segmentation in Drosophila//Nature. Vol. 276. P. 565-570.Liu X., Fortin K., Mourelatos Z., 2008. MicroRNAs: Biogenesis and molecular functions//Brain Pathol. Vol. 1. P. 113-121.Luschnig S., Moussian B., Krauss J. et al., 2004. An F1 genetic screen for maternal-effect mutations affecting embryonic pattern formation in Drosophila melanogaster//Genetics. Vol. 167, N 1. P. 325-342.Mancuso M., Filosto M., Choub A. et al., 2007. Mitochondrial DNA-related disorders//Biosci. Rep. Vol. 27, N 1-3. P. 31-37.Nüsslein-Volhard C., Wieschaus E., 1980. Mutations affecting segment number and polarity in Drosophila//Nature. Vol. 287. P. 795-801.Parker R., Song H., 2004. The enzymes and control of eukaryotic mRNA turnover//Nature Struct. & Mol. Biol. Vol. 11, N 2. P. 121-127.Pauler F.M., Koerner M.V., Barlow D.P., 2007. Silencing by imprinted noncoding RNAs: is transcription the answer?//Trends Genet. Vol. 23, N 6. P. 284-292.Prasanth K.V., Spector D.L., 2007. Eukaryotic regulatory RNAs: an answer to the "genome complexity" conundrum//Genes & development. Vol. 21. P. 11-42.Schier A.F., 2007. The maternal-zygotic transition: death and birth of RNAs//Science. Vol. 316, N 5823. P. 406-407.Semotok J.L., Cooperstock R.L., Pinder B.D. et al., 2005. Smaug recruits the CCR4/POP2/NOT deadenylase complex to trigger maternal transcript localization in the early Drosophila embryo//Curr. Biol. Vol. 15. N 4. P. 284-294.Staton J.M., Thomson A.M., Leedman P.J., 2000. Hormonal regulation of mRNA stability and RNA-protein interactions in the pituitary//J. Mol. Endocrinol. Vol. 25, N 1. P. 17-34.Szymanski M., Erdmann V.A., Barciszewski J., 2007. Noncoding RNAs database (ncRNAdb)//Nucleic Acids Research. Vol. 35. Database issue. P. D162-D164.Tadros W., Goldman A.L., Babak T. et al., 2007. SMAUG is a major regulator of maternal mRNA destabilization in Drosophila and its translation is activated by the PAN GU kinase//Dev. Cell. Vol. 12. N 1. P. 143-155.The Nobel Prize in Physiology or Medicine, 1995. Press Release. The Nobel Assembly at the Karolinska Institute. 9 October 1995. http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1995/press.htmlWodarz A., 2005. Molecular control of cell polarity and asymmetric cell division in Drosophila neuroblasts//Curr. Opin. Cell Biol. Vol. 17. P. 475-481.Xu J., 2005. The inheritance of organelle genes and genomes: patterns and mechanisms//Genome. Vol. 48. P. 951-958.Zeh J.A., Zeh D.W., 2005. Maternal inheritance, sexual conflict and the maladapted male//Trends Genet. Vol. 21, N 5. P. 281-286.