| Περίληψη |
Μοριακές γενετικές μελέτες σε οργανισμούς-μοντέλα (ποντίκι, Drosophila, Caenorhabditis) φανέρωσαν ότι, παρά τις εκτεταμένες διαφορές στη μορφολογία τους, χτίζονται βάση κοινών αναπτυξιακών προγραμμάτων. Η ανακάλυψη αυτή έθεσε ένα πλαίσιο για τη μελέτη της εξέλιξης της μορφολογίας των οργανισμών μέσω της ανάλυσης της λειτουργίας και της εξέλιξης των συντηρημένων ρυθμιστικών γονιδίων και αναπτυξιακών μονοπατιών. Τα αρθρόποδα (έντομα, καρκινοειδή, μυριάποδα, χηληκερωτά) αποτελούν πρόσφορο πεδίο για την πραγματοποίηση εξελικτικών-αναπτυξιακών συγκρίσεων, χάρη στην τεράστια ποικιλομορφία τους, τις εκτεταμένες γνώσεις μας για τη Drosophila και τη σχετικά καλή κατανόηση των φυλογενετικών τους σχέσεων. Οι μελέτες αυτές συνίστανται συνήθως στην κλωνοποίηση ομόλογων γονιδίων, τη σύγκριση της αλληλουχίας και του προτύπου έκφρασής τους μεταξύ των οργανισμών και τη σύγκριση της λειτουργίας τους αποκλειστικά στη Drosophila. Η παραπάνω προσέγγιση έχει συνεισφέρει μέχρι τώρα σημαντικές πληροφορίες για τους μοριακούς μηχανισμούς που ευθύνονται για τη μορφολογική διαφοροποίηση των ζώων. Εντούτοις, δεν επιτρέπει την ανάλυση της γονιδιακής λειτουργίας σε μη μοντέλα-οργανισμούς και την αποκάλυψη νέων γονιδίων ή νέων γονιδιακών λειτουργιών. Ο περιορισμός αυτός μπορεί να ξεπεραστεί με τη βοήθεια της διαγονιδιακής τεχνολογίας, που βρίσκει πολλές εφαρμογές στη γενετική ανάλυση. Το πρώτο μέρος της παρούσας διατριβής πραγματεύεται την επέκταση της διαγονιδιακής τεχνολογίας σε δύο μη μοντέλα-αρθρόποδα, το κολεόπτερο έντομο (σκαθάρι) Tribolium castaneum, και το πρώτο καρκινοειδές που μετασχηματίζεται, το αμφίποδο Parhyale hawaiensis. Ο γενετικός μετασχηματισμός αυτών των ειδών επιτεύχθηκε με τη χρήση του μεταθέσιμου γενετικού στοιχείου Minos και με τη χρήση γενετικών εργαλείων (γονίδια διάκρισης, πηγές τρανσποζάσης) ευρείας εφαρμογής. Και στις δύο περιπτώσεις ελέγχθηκαν ποιοτικές και ποσοτικές παράμετροι που απέδειξαν την πιστότητα του μηχανισμού μετάθεσης του Minos και την πρακτικότητά του ως φορέα διαγονιδίων. Παρά τις εκτεταμένες τροποποιήσεις στα πρωτόκολλα μικροένεσης και καλλιέργειας των δύο οργανισμών, που ήταν απαραίτητες λόγω του διαφορετικού τρόπου ζωής και ανάπτυξής τους, οι συχνότητες μετασχηματισμού κυμάνθηκαν σε υψηλά επίπεδα και στα δύο είδη. Το δεύτερο μέρος της διατριβής πραγματεύεται την πρώτη εφαρμογή της παραπάνω τεχνολογίας για τη συγκριτική μελέτη της ενεργότητας cis-ρυθμιστικών αλληλουχιών του δροσοφιλικού γονιδίου Distal-less στο Tribolium και τον Parhyale. To γονιδίο Distal-less έχει έναν πολύ συντηρημένο ρόλο στην ανάπτυξη των εξαρτημάτων του σώματος και με την παραπάνω προσέγγιση επιχειρήθηκε η διελεύκανση των μοριακών αλλαγών, που ευθύνονται για την εξέλιξη του αριθμού των ποδιών μέσα στα αρθρόποδα. Τέλος, περιγράφεται η απομόνωση και ο χαρακτηρισμός cis-ρυθμιστικών περιοχών από γονίδια hsp70 του Parhyale, οι οποίες θα χρησιμοποιηθούν στο άμεσο μέλλον για τη λειτουργική ανάλυση αναπτυξιακών παραγόντων μέσω της εκτοπικής έκφρασής τους στο αμφίποδο.
|
Ανάπτυξη και Εφαρμογή της Διαγονιδιακής Τεχνολογίας στην Εξελικτική Αναπτυξιακή Βιολογία Αρθροπόδων
