During seven years, we observed stable mtDNA polymorphism in a local population of Drosophila littoralis. Using RFLP, a number of mitochondrial haplotypes were revealed, two of which were the core and in condition of stable equilibrium. To explain the absence of fixation of one haplotype, we checked a hypothesis that the D. littoralis population had a complex structure, being subdivided into several partially isolated races existing on the same territory. Analysis of highly hypervariable nuclear sequence of retrotransposons Tv1 showed positive correlation of the mitochondrial haplotype with a particular allelic form of Tv1. This supports the proposal that the D. littoralis natural population forms the population system consisting of genetically differentiated races.

To determine biologically important effects of the cytoplasmic endosymbiont Wolbachia, two substrains of the same Drosophila melanogaster strain have been studied, one of them infected with Wolbachia and the other treated with tetracycline to eliminate the bacterium. Females of D. melanogaster infected with Wolbachia are more resistant to the fungus Blauveria bassiana (an insect pathogen) than uninfected females; infected females also exhibited changes in oviposition substrate preference. Males infected with the bacterium are more competitive than uninfected males. The possible role of Wolbachia in the formation of alternative ecological strategies of D. melanogaster is discussed.

Consideration is given to the facts of mutagenesis during orbital space flight and tangibility of development for and application of genetic tests to space crewmembers based on the present-day concepts about the cellular mechanisms of genome maintenance and destabilization.

Б. В. АНДРИАНОВ, Н. Л. РЕЗНИК, О. Н. ЛАРИНА ... Институт общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН ... Государственный научный центр РФ - Институт медико-биологических проблем РАН ... Рассмотрены особенности мутагенеза в условиях космического полета на орбитальных станциях. На основе современных представлений о клеточных механизмах поддержания и нарушения геномной стабильности обсуждается возможность разработки индивидуальных тестов, позволяющих оценить степень дестабилизации генома космонавтов и их резистентность к условиям космического полета. ... Авиакосмическая и экологическая медицина. 2005. Т. 38. N 3. С. 3 - 9 ... В период пионерских работ в области космической биологии анализировалась норма реакции разных биологических видов на пребывание на борту орбитальных космических станций, а индивидуальные отклонения при этом усреднялись. В результате был сделан вывод о сравнительной безопасности пребывания человека в условиях орбитального космического полета [9]. Космонавты и биологические объекты, находящиеся на орбитальных станциях, подвергаются воздействию комплекса уникальных факторов, которые не встречаются на Земле. Степень опасности этих условий изучена далеко не в полной мере. Поскольку освоение космоса продолжается, в том числе с применением пилотируемых космических станций, в настоящее время акцент переносится на индивидуальные особенности резистентности к факторам космического полета и на возможные отдаленные последствия, в частности на мутационные повреждения зародышевой клеточной линии. ... Открытие в геномах всех эукариот системы ретротранспозонов и эндогенных ретровирусов позволяет с новой точки зрения рассмотреть проблему безопасности космических полетов. Ретротранспозоны существенно влияют на частоту мутагенеза, а их перемещения могут индуцироваться средовыми стрессовыми факторами внешней среды. ... Особенности мутагенеза в условиях космического полета ... Данные о мутагенном эффекте космического полета для растений, животных и микроорганизмов накапливались начиная с первых запусков возвращаемых космических кораблей. Статистически достоверное увеличение частоты нерасхождения Х-хромосом в мейозе у D. melanogaster было обнаружено уже в эксперименте на космическом корабле Восток-1, несмотря на кратковременность полета (108 мин) [10]. ... Позднее эти данные неоднократно подтверждались [6, 13, 48]. Обследования космонавтов также выявили мутагенное действие космического полета на человека. Измерение частоты хромосомных аберраций в группе космонавтов до и после полета на орбитальной станции Мир показало статистически значимое увеличение этого показателя [18]. Существенно, что данный вывод был получен для группы космонавтов, и его нельзя считать доказанным для каждого конкретного космонавта, учитывая индивидуальные различия резистентности. ... Хромосомные аберрации и доминантные летальные мутации отмечаются часто и у различных биологических объектов: в меристеме проростков растений [8, 33], в клеточной культуре млекопитающих [17], в культуре хлореллы [12], в развивающихся эмбрионах [52]. Влияние космического полета на орбитальных станциях на живые организмы своеобразно, причем трудно определить эффекты отдельных факторов. Выявленные частоты мутирования соответствуют величине дозы протонного и гамма-облучения порядка 104 рад. В действительности наблюдаемая доза ионизирующего облучения составляет всего несколько рад. Орбитальные космические станции обращаются на высотах 350 - 460 км. На такой высоте станцию частично защищает магнитосфера Земли. Фон ионизирующего излучения составляет около 0,025 рад/сутки и сильно колеблется при солнечных вспышках. Определенный вклад в наблюдаемую хромосомную нестабильность могут вносить невесомость [48] и галактическое излучение, содержащее тяжелые заряженные частицы с очень высокими энергиями. Эти частицы обладают сильным поражающим действием на клетку даже при невысокой усредненной дозе [1, 7]. Атмосфера защищает земную поверхность от высокоэнергетической составляющей галактического излучения, но на высоте 5000 м оно уже ощутимо, а на орбитальной станции попадание даже единичной частицы в биообъект вызовет гибель нескольких клеток и сильное, но локальное облучение их микроокружения. Изредка наблюдаемые космонавтами световые вспышки, которые не фиксируются приборами, обычно объясняют пролетом тяжелой ... стр. 3 ... заряженной частицы галактического излучения через зрительный анализатор космонавта [20]. ... Действительно, в соответствии с данным предположением хромосомные аберрации обычно выявляются в ткани группами и часто в одной клетке наблюдают множественные аберрации [14]. ... Долгое время различали только виды, чувствительные к условиям орбитального космического полета, такие как дрозофила или арабидопсис, у которых легко можно было наблюдать дестабилизацию генома и нарушения в развитии, и устойчивые виды, такие как мучной хрущак (Tribolium confusum), которые на протяжении нескольких поколений развивались на биоспутниках без каких-либо аномалий [15]. До сравнительно недавнего времени ничего не было известно о влиянии генетической компоненты на дифференциальную устойчивость разных особей одного вида к условиям космического полета, соответственно не имелось и научных оснований для разработки критериев отбора биологических объектов, обладающих максимальной устойчивостью к условиям космических полетов, хотя необходимость выработки таких критериев существует [9].

: Data on the molecular arrangement of viruslike particles (VLPs) of yeast and Drosophila retrotransposons are presented. Two methods for identifying VLPs from specific retrotransposon families have been offered. The first method is based on VLPs fractionation by electrophoresis in agarose gel under strictly controlled conditions. VLPs of the Drosophila melanogaster retrotransposon families copia and gypsy and D. virilis retrotransposon Tv1 were identified by this method. The method based on heterologous induction of retrotransposons in cells of the mutant spt3 strain of Saccharomyces cerevisiae was used to identify VLPs of yeast retrotransposon Tyl and D. melanogaster gypsy retrotransposon.

A new method was developed to study the mechanism of initiation of the retrotransposition cycle: retrotransposons of Drosophila melanogaster, gypsy, copia, and 17.6 were expressed in yeast under the control of potent yeast promoters. Expression of retrotransposons induced formation of viruslike particles (VLPs) associated with full-length Ty1 RNA and DNA sequences. This phenomenon was termed heterologous induction. When the gene for reverse transcriptase of human immunodeficiency virus (HIV) was expressed in yeast, the same results were obtained, These data allowed us to assume the excess of active reverse transcriptase to play the central role in induction of transposition. Possible mechanisms of induction of Ty1 transposition by homologous and heterologous elements are discussed.

A new method was developed to study the mechanism of initiation of the retrotransposition cycle: retrotransposons of Drosophila melanogaster, gypsy, copia, and 17.6 were expressed in yeast under the control of potent yeast promoters. Expression of retrotransposons induced formation of viruslike particles (VLPs) associated with full-length Ty1 RNA and DNA sequences. This phenomenon was termed heterologous induction. When the gene for reverse transcriptase of human immunodeficiency virus (HIV) was expressed in yeast, the same results were obtained. These data allowed us to assume the excess of active reverse transcriptase to play the central role in induction of transposition. Possible mechanisms of induction of Ty1 transposition by homologous and heterologous elements are discussed.

The yeast Saccharomyces cerevisiae and Schizosaccharomyces pombe transformed by plasmids containing retrotransposon from yeast or Drosophila under the control of a strong promoter show the remarkable reverse transcriptase activity. The activity results in the impaired yeast growth and decreased mitotic stability of the plasmids. The phenotypic expression of the reverse transcriptase activity is observed within 30 days.

Yeast cells Saccharomyces cerevisiae were transformed by the recombinant plasmids containing the Yeast retrotransposon Ty and the Drosophila mobile element gypsy under the control of a strong Yeast promoter. The exogenous Ty-element induces the complete cycle of Ty-retrotransposition including the TyRNA synthesis, formation of virus-like particles, synthesis of all reverse transcriptase intermediates in the virus-like particles with the subsequent circles formation and transposition. The Drosophila mobile element gypsy is capable of inducing the formation of the virus-like particles containing RNA, DNA and proteins of the Ty-retrotransposon only. The Ty-circles and induction of transposition were not observed. The obtained data demonstrates the existence of the multistep repression system for Ty-transposition cycle. The possibility and efficiency of using the model to study the mechanism for retrotransposon transposition is discussed.

The recombinant plasmids pPTX and pPGX were constructed, containing the sequences of yeast Ty retrotransposon and Drosophila element mdg4, correspondingly. Transformation of yeast by these plasmids lead to induction of reverse transcriptase activity associated with virus-like particles, containing only the sequences of Ty. The data obtained show that mdg4 is capable of expression in yeast and the products of its expression are used to form the yeast virus-like particles. The system described may be used to study the expression of different retrotransposons from various cells in yeast.