Индукция экспрессии репортерных генов при воздействии ионизирующей радиации и токсинов на геном Drosophila melanogaster

Аннотация

В окружающей среде человека существует множество факторов, способных вызывать генотоксические и мутагенные эффекты, такие как ионизирующее излучение. Так радиоактивные вещества, как радон, торий, радий и их продукты распада в процессе разложения способны выделять не только высоко проникающее гамма-излучение, но и образовывать крупные тяжелые альфа-частицы. Альфа-частицы, обладая малой проникающей способностью, несут высокую энергию ионизации, примерно в 10 раз большую чем гамма-лучи. В связи с этим нами были проведены исследования генотоксических эффектов α-излучения с использованием тест-системы с репортерными генами на плодовой мушке Drosophila melanogaster. В природе основным источником альфа-частиц является бесцветные радиоактивный газ радон, его изотопы и дочерние продукты распада. Поскольку создавать достаточно интенсивные и направленные пучки α-излучения на долгоживущем изотопе радона – ²²²Rn технически затруднительно, то для моделирующих экспериментов был выбран изотоп ²³⁸Pu (Плутоний), имеющий необходимую α-линию при распаде равную 5,5 МэВ. Тестирование генотоксической активности альфа-частиц проводили на Drosophila melanogaster с предварительным констуированием генотипа, содержащего гены светящихся белков. Работа генетической конструкции основана на системе GAL4-UAS, часто используемой в исследованиях для определения экспрессии генов.  В генотипе также присутствовали ген белка GADD45, синтезируемый при нарушении последовательности ДНК, и ген GFP (зеленый флуоресцентный белок). Эта комбинация генов позволяет наблюдать свечение органов и тканей дрозофилы после воздействия стрессового фактора. Чувствительность полученной конструкции заранее проверили с помощью химического мутагена цисплатина, который при высокой концентрации приводил к гибели личинок дрозофилы, а при низкой концентрации вызывали свечение органов. Личинок подвергали воздействию альфа-излучения в течение 20 часов. Анализ препаратов проводили на световом микроскопе с синим фильтром и наблюдали свечение органов личинок. Интенсивность свечения зависела от источника облучения, то есть, чем больше доза излучения, тем ярче было свечение, что коррелирует с уровнем синтеза светящегося белка. Это доказывает, что при воздействии на личинок дрозофил α-излучения от радона и его дочерних продуктов распада наблюдается генетический эффект.

Ключевые слова: альфа-излучение, радон, дрозофила, GFP, генотоксичность.