Полиморфизм эндогенного ретровируса МДГ4 (gypsy) в линиях рода Drosophila подгруппы melanogaster тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.03, кандидат биологических наук Саленко, Вениамин Борисович

• Саленко, Вениамин Борисович
• кандидат биологических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Саленко, Вениамин Борисович

Список сокращений и условных обозначений.

1. Введение.

2. Ретротранспозоны (обзор литературы).

2.1. Структура ретроэлементов.

2.1.1. Классификация мобильных элементов.

2.1.2. Структура ретротранспозонов.

2.1.3. Экспрессия и перемещение ретротранспозонов.

2.2. Взаимодействие ретроэлементов с геномом хозяина.

2.2.1. Инсерционный мутагенез.

2.2.2. Генетическая нестабильность.

2.2.3. Контроль за перемещениями мобильных элементов.

2.3. Ретроэлементы как фактор эволюции.

2.3.1. Эволюция ретроэлементов.

2.3.2. Соотношение эволюции ретроэлементов и их хозяев.

2.3.3. Горизонтальный перенос.

2.3.4. Транспозиции ретроэлементов и генетическое разнообразие.

2.3.5. Скачкообразная эволюция под воздействием мобильных элементов при изменении условий окружающей среды.

3. Материалы и методы.

3.1. Линии мух и штаммы бактерий, использованные в работе.

3.1.1. Линии Drosophila melanogaster, использованные в работе.

3.1.2. Штаммы Escherichia coli, использованные в работе.

3.2. Приготовление компетентных клеток.

3.2.1. Приготовление компетентных клеток для трансформации плазмидной ДНК.

3.2.2. Приготовление бактерий для заражения бактериофагом X.

3.3. Выделение ДНК.

3.3.1. Выделение геномной ДНК из мух.

3.3.2. Выделение ДНК бактериофага X.;.

3.3.3. Выделение плазмидной ДНК.

3.4. Постановка рестрикции.

3.4.1. Рестрикция плазмидной ДНК.

3.4.2. Рестрикция ДНК бактериофага X.

3.4.3. Рестрикция геномной ДНК дрозофилы.

3.5. Лигирование.

3.6. Скрининг бляшек бактериофага Я методом гибридизации.

3.6.1. Заражение Е. coli бактериофагом X.

3.6.2. Перенос молекул неупакованной ДНК бактериофага X на нейлоновый фильтр

3.6.3. Приготовление радиоактивного ДНК-зонда.

3.6.4. Выделение фрагмента ДНК из агарозного геля для приготовления радиоактивного зонда.

3.6.5. Мечение ДНК-зонда методом рассеянной затравки.

3.6.6. Гибридизация.

3.7. Саузерн-блот гибридизация.

3.7.1. Перенос ДНК с агарозных гелей на нейлоновые фильтры.

3.8. Полимеразная цепная реакция.

3.9. Определение первичной последовательности и анализ полученных данных.

4. Результаты.

4.1. Скрининг геномной библиотеки линии Г32 Drosophila melanogaster.

4.2. Общая характеристика клонов, содержащих неканонические последовательности

МДГ4 из линии Г32.

4.3. Анализ полноразмерных вариантов МДГ4.

4.3.1. Проверка клонов на наличие сайтов рестрикции Mlul, Clal и Hindlll, характерных для «активного» варианта МДГ4.

4.3.2. Сравнительный анализ полноразмерных вариантов МДГ4 из линии Г32.

4.4. Анализ ОРСЗ МДГ4 из различных видов Drosophila подгруппы melanogaster.

4.4.1. Получение фрагментов ОРСЗ МДГ4 из разных видов дрозофилы подгруппы melanogaster.

4.4.2. Анализ нуклеотидной последовательности фрагментов ОРСЗ МДГ4 из разных видов дрозофилы подгруппы melanogaster.

5. Обсуждение.

5.1. Скрининг геномной библиотеки линии Г32 Drosophila melanogaster и анализ неканонических последовательностей МДГ4.

5.2. Сравнительный анализ полноразмерных вариантов МДГ4 из линии Г32 Drosophila melanogaster и сети Интернет.

5.3. Анализ последовательностей ОРСЗ МДГ4 из различных видов рода Drosophila подгруппы melanogaster.

6. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Полиморфизм эндогенного ретровируса МДГ4 (gypsy) в линиях рода Drosophila подгруппы melanogaster»

Мобильные генетические элементы составляют существенную часть генома эукариот. На их долю у различных организмов приходится от 10 до 90% всей геномной ДНК [Nuzhdin, 1999]. У Drosophila melanogaster МГЭ занимают около 10% генома [Pimpinelli et al, 1995]. Взаимодействия мобильных генетических элементов с геномом хозяина весьма сложны. Мобильные элементы могут встраиваться в кодирующие последовательности, нарушая их структурную целостность и, таким образом, функционирование. Но этим влияние мобильных элементов не ограничивается. Поскольку они содержат промоторы и терминаторы транскрипции и трансляции, сайты полиаденилирования, кэпирования и сплайсинга РНК, а также могут содержать разнообразные регуляторные последовательности, такие как энхансеры, сайленсеры и инсуляторы, то даже если мобильный элемент встроится не в экзон гена, а в интрон или даже вне рамки считывания гена, он все равно может сильно повлиять на его экспрессию. Считается, что в основном, в условиях стабильности среды обитания, перемещения мобильных элементов приводят к негативным последствиям. Однако, транспозиции мобильных элементов полезны для популяции хозяина в условиях изменяющейся окружающей среды, так как они являются важным фактором эволюции, участвуя в рекомбинационных процессах.

Мобильный элемент МДГ4 Drosophila melanogaster, в англоязычной литературе известный как gypsy, относится к классу ДКП-содержащих ретроэлементов. Он использует РНК-интермедиат для транспозиции, содержит три открытых рамки считывания, аналогичных ретровирусным генам gag, pol и env, и жизненный цикл его аналогичен ретровирусному [Arkhipova et al, 1995]. Недавно полученные данные о способности МДГ4 образовывать вирусные частицы, а так же косвенные данные о его способности к горизонтальному переносу, позволяют говорить об МДГ4 как об эндогенном ретровирусе беспозвоночных [Kim et al, 1994а, Song et al, 1994, Lecher et al, 1997]. Несмотря на то, что ретровирусы и ретротранспозоны довольно давно являются объектом пристального внимания исследователей, взаимоотношения на генетическом уровне между ретротранспозонами и ретровирусами и их хозяевами по-прежнему являются по большей части загадкой. Поэтому обнаружение эндогенных ретровирусов, особенно так хорошо изученных как МДГ4, у дрозофилы, являющейся классическим модельным объектом, открывает новые широкие горизонты для исследования генетического контроля со стороны хозяина за перемещением ретроэлементов.

Спонтанные транспозиции мобильных элементов происходят относительно редко, с частотой, как правило, не превышающей 10"6, но в некоторых случаях частота спонтанных перемещений заметно выше. Повышение частоты перемещений может происходить у потомков от особых скрещиваний (эффект получил название гибридного дисгенеза), либо в особенных линиях, названных генетически нестабильными [Arkhipova et al, 1995]. При исследовании одной из таких линий (названой MS, Mutator Strain) и стабильной линии SS (Stable Strain), из которой была получена линия MS, было обнаружено, что ретротранспозон МДГ4 имеет два четко различимых подсемейства, отличающихся транспозиционной активностью в культуре клеток Drosophila hydei. Эти два варианта были условно названы «активным» и «неактивным».

Активный» и «неактивный» варианты МДГ4 различаются уже на уровне рестрикционных карт. «Активный» вариант содержит сайты рестрикции Hindlll (4483), МЫ (5335) и Clal (6939), не характерные для «неактивного» класса [Lyubomirskaya et al, 1990]. Изучение распределения двух подсемейств элемента в 21 линии дрозофилы показал, что «неактивный» вариант эволюционно более древний, поскольку он присутствует во всех исследованных линиях, в то время как «активный» вариант только в некоторых. Кроме того, по всей видимости, «активный» вариант получился из «неактивного» путем накопления точечных мутаций. Так, рестрикционные сайты, отличающие эти два варианта, накапливались в следующей последовательности: сначала сайт Mlul (5335), затем Clal (6939) и последним Hindlll (4483) [Разоренова и др, 2001; Lyubomirskaya et al, 2001].

Однако, в том же исследовании была обнаружена одна линия, которая содержала вариант МДГ4, несущий сайт рестрикции Hindlll (4483), но не имевший сайтов Mlul (5335) и Clal (6939) (линия Г32). Исследование нетрадиционных копий МДГ4 в геноме линии Г32 представляет особый интерес, поскольку возможно они образовались в результате рекомбинационных процессов и их исследование может пролить свет на вопрос происхождения «активного» варианта МДГ4.

Целью данного исследования явилось изучение структурных особенностей ретротранспозона МДГ4 (gypsy) в линии Г32 Drosophila melanogaster, а также в различных видах рода Drosophila подгруппы melanogaster с целью установления возможного происхождения «активного» варианта МДГ4. В соответствии с целью в работе были поставлены следующие задачи:

• провести скрининг ранее созданной геномной библиотеки линии Г32 на основе бактериофага X, и отобрать клоны, имеющие гомологию с МДГ4;

• провести рестрикционно-гибридизационный анализ полученных клонов с целью выявления полноразмерных копий и общей характеристики неканонических вариантов последовательностей МДГ4;

• определить первичную структуру нуклеотидных последовательностей, фланкирующих клонированные копии МДГ4, с целью их локализации в геноме;

• определить принадлежность клонированных полноразмерных вариантов МДГ4 из линии Г32 к «активному» и «неактивному» подсемействам;

• определить нуклеотидную последовательность и провести сравнительный анализ полноразмерных вариантов МДГ4 из линии Г32 и доступных из баз данных в сети Интернет;

• получить методом ПЦР и клонировать фрагменты ОРСЗ МДГ4 из различных видов рода Drosophila подгруппы melanogaster, определить первичную структуру их ДНК на предмет принадлежности к «активному» или «неактивному» подсемейству МДГ4;

• построить филогенетическое древо МДГ4 из различных видов рода дрозофилы на основании клонированных последовательностей ОРСЗ и сравнить его с древом рода Drosophila подгруппы melanogaster.

Заключение диссертации по теме «Молекулярная биология», Саленко, Вениамин Борисович

6. Выводы

1. Проведен рестрнкционно-гибридизационный анализ полученных при скрининге геномной библиотеки линии Г32 клонов, и выявлены 4 полноразмерных копии МДГ4 и 20 неканонических вариантов последовательностей МДГ4, большинство из которых представлено сильно дивергированными копиями полного или почти полного (без ДКП) элемента, однако есть копии, представленные лишь фрагментами отдельных рамок считывания;

2. Определена первичная структура нуклеотидных последовательностей, фланкирующих клонированные копии МДГ4 и показано, что все копии, включая 4 полноразмерных, локализуются в гетерохроматине, преимущественно в прицентромерных кластерах мобильных элементов, причем 2 «активные» копии располагаются в одном и том же месте внутри ДКП ретротранспозона micropia, но в разных кластерах с двух сторон от цетромеры 2-й хромосомы, в одном из этих кластеров располагается, по-видимому, и неактивная полноразмерная копия;

3. Определена нуклеотидная последовательность полноразмерных вариантов МДГ4 из линии Г32 и проведен сравнительный анализ всех известных полноразмерных копий МДГ4, включая доступные из баз данных в сети Интернет, который показал, что все полученные ранее копии МДГ4, последовательности которых доступны в GenBank, можно строго отнести либо к «активному», либо к «неактивному» подсемействам МДГ4;

4. Полноразмерные копии МДГ4 из линии Г32 имеют характерные особености: 2 копии являются «активными» с отдельными заменами, присущими «неактивному» варианту элемента, 1 копия является «неактивной» с отдельными заменами, присущими «активному» варианту элемента, 1 копия является «химерной», имея большое количество «активных» замен при преобладании «неактивных», что свидетельствует о том, что в данной линии с повышенной частотой происходят рекомбинационные процессы, включая генную конверсию;

5. Методом ПЦР получены фрагменты ОРСЗ МДГ4 из различных видов рода Drosophila подгруппы melanogaster и клонированы в вектор pBluescript II SK (+); определена первичная структура их ДНК и показано, что все копии МДГ4 в видах D.orena, D.erecta, D.santomea, D.yakuba и D.teissieri относятся к «неактивному» подсемейству МДГ4, принадлежность копий МДГ4 в видах D. mauritiana,

D.santomea, D.sechellia к конкретному подсемейству определить невозможно, так как уровень гомологии составляет всего 88%;

6. Построено филогенетическое древо МДГ4 из различных видов рода дрозофилы на основании клонированных последовательностей ОРСЗ, которое в целом совпадает с древом рода Drosophila подгруппы melanogaster, за исключением МДГ4 из видов D.mauritiana, D.santomea, D.sechellia, которые имеют гомологию 88% с МДГ4 из D.melanogaster, в то время как МДГ4 более далеких видов подгруппы имеют гомологию 98%, что может указывать на имевший место в прошлом горизонтальный перенос.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Саленко, Вениамин Борисович, 2007 год

1. Alberola ТМ and de Frutos R (1996) Molecular structure of a gypsy element of Drosophila subobscura (GypsyDs) constituting a degenerate form of insect retroviruses. Nucleic Acids Res. 24: 914-923.

2. Arkhipova IR, Lyubomirskaya NV, and Ilyin YV (1995) Drosophila retrotransposons. Mol. Biol. Intel. Unit: R. G. Landes Company, USA. 130p.

3. Arkhipova IR, Mazo AM, Cherkasova VA, Gorelova TV, Schuppe NG, and Ilyin YV (1986) The steps of reverse transcription of Drosophila mobile dispersed genetic elements and U3-R-U5 structure of their LTRs. Cell. 44: 555-563

4. Avedisov SN and Ilyin YV (1994) Identification of spliced RNA species of Drosophila melanogaster gypsy retrotransposon: new evidence for retroviral nature of the gypsy element. FEBS Lett. 350: 147-150.

5. Balcells L, Modolell J, and Ruiz-Gomez M (1988) A unitary basis for different Hairy-wing mutations of Drosophila melanogaster. EMBOJ. 7: 3895-3906.

6. Belyaeva ES, Pasyukova EG, Gvozdev VA, Ilyin YV, and Kaidanov LZ (1982) Transposition of mobile dispersed genes in Drosophila melanogaster and fitness of stocks. Mol. Gen. Genet. 1982; 185: 324-328.

7. Bender W, Weiffenbach B, Karch E, and Peifer M (1985) Domains of c/'s'-interaction in the bithorax complex. Cold Spring Harbor Syrup. Quant. Biol. 50: 173-180.

8. Benson M and Pirrotta V (1988) The Drosophila Zeste protein binds cooperatively to sites in many gene regulatory regions: implications for transvection and gene regulation. EMBO J. 7: 3907-3915.

9. Bergman CM, Quesneville H, Anxolabehere D, and Ashburner M (2006) Recurrent insertion and duplication generate networks of transposable element sequences in the Drosophila melanogaster genome. Genome Biol. 7(11): R112.

10. Boeke JD and Corces VG (1989) Transcription and reverse transcription of retrotransposons. Annu. Rev. Microbiol. 43: 403-434.

11. Bregliano JC, Picard G, Bucheton A, Pelisson A, Lavige JM, and L'Heritier P (1980) Hybrid dysgenesis in Drosophila melanogaster. Science. 207: 606-611.

12. Brennecke J, Aravin AA, Stark A, Dus M, Kellis M, Sachidanandam R, and Hannon GJ (2007) Discrete small RNA-generating loci as master regulators of transposon activity in Drosophila. Cell. 128(6): 1089-1103.

13. Brierley С and Flavell AJ (1990) The retrotransposon copia controls the relative levels of its gene products post transcriptionally by differential expression from its two major RNAs. Nucl. Acids Res. 18: 2947-2951.

14. Brookfield JF and Badge RM (1997) Population genetics models of transposable elements. Genetica. 100: 281-294.

15. Bucheton A (1990) I transposable elements and I-R hybrid dysgenensis. Trends Genet. 6: 16-19.

16. Bucheton A (1995) The relationship between the flamenco gene and gypsy in Drosophila: how to tame a retrovirus. Trends Genet. 11: 349-353.

17. Bucheton A, Paro R, Sang HM, Pelisson A, and Finnegan DJ (1984) The molecular basis of I-R hybrid dysgenesis in Drosophila melanogaster. identification, cloning, and properties of the I factor. Cell. 38: 153-163.

18. Bucheton A, Simonelig M, and Vaury С (1986) Sequences similar to the I transposable element involved in I-R hybrid dysgenesis in D.melanogaster occur in other Drosophila species. Nature. 322: 650-652.

19. Busseau IA, Pelisson A, and Bucheton A (1989) I elements of Drosophila melanogaster generate specific chromosomal rearrangements during transposition. Mol. Gen. Genet. 218:222-228.

20. Campuzano S, Balcells L, Villares R, Carramolino L, Garcia-Alonso L, and Modolell J (1986) Excess function hairy-wing mutations caused by gypsy and copia insertions within structural genes of the achaete-scute locus of Drosophila. Cell. 44: 303-312.

21. Canizares J, Grau M, Paricio N, and Molto MD (2000) Tirant is a new member of the gypsy family of retrotransposons in Drosophila melanogaster. Genome. 43: 9-14.

22. Сару P, Bazin C, Higuet D, and Langin T (1997a) Dynamics and evolution of transposable elements. Landes Bioscience, Austin, TX.

23. Сару P, Langin T, Higuet D, Maurer P, and Bazin С (1997b) Do the integrases of LTR-retrotransposons and class II element transposases have a common ancestor? Genetica 100: 63-72.

24. Chaboissier MC, Bucheton A, and Finnegan DJ (1998) Copy number control of a transposable element, the I factor, a LINE-like element in Drosophila. Proc Natl Acad Sci USA. 95(20): 11781-11785.

25. Chalvet F, Teysset L, and Terzian С (1999) Proviral amplification of the gypsy endogenous retrovirus of Drosophila melanogaster involves еот-independent invasion of the female germline. EMBO J. 18: 2659-2669.

26. Charlesworth В and Langley CH (1986) The evolution of selfregulated transposition of transposable elements. Genetics. 112: 359-383.

27. Charlesworth B, Sniegowski P, and Stephan W (1994) The evolutionary dynamics of repetitive DNA in eukaryotes. Nature. 371: 215-220.

28. Clark JB, Maddison WP, and Kidwell MG (1994) Phylogenetic analysis supports horizontal transfer of P transposable elements. Mol Biol Evol. 11(1): 40-50.

29. Coffin JM (1992) Retroviridae and their replication. In: Fields BN, Knipe DM et al. eds. Virology. 2nd ed. New York: Raven Press: 1437-1500.

30. Contursi C, Minchiotti G, and Di Nocera PP (1995) Identification of sequences which regulate the expression of Drosophila melanogaster Doc elements. J Biol Chem. 270(44): 26570-16576.

31. Crozatier M, Vaury C, Busseau I, Pelisson A, and Bucheton A (1988) Structure and genomic organization of I elements involved in I-R hybrid dysgenesis in Drosophila melanogaster. Nucl. Acids Res. 16: 9199-9213.

32. Dawkins R (1974) The selfish gene. Oxford Univ. Press, Oxford, U.K.

33. Dej KJ, Gerasimova T, Corces VG, and Boeke JD (1998) A hotspot for the Drosophila gypsy retroelement in the ovo locus. Nucl. Acids Res. 26: 4019-4025.

34. Desset S, Meignin C, Dastugue B, and Vaury С (2003) COM, a heterochromatic locus governing the control of independent endogenous retroviruses from Drosophila melanogaster. Genetics. 164: 501-509.

35. Dorsett D, Viglianti GA, Rutledge BJ, and Meselson M (1989) Alteration of hsp82 gene expression by the gypsy transposon and suppressor genes in Drosophila melanogaster. Genes Dev 3: 454-468.

36. Eickbush T (1994) Origin and evolutionary relationships of retroelements. In: Morse SS ed. The evolutionary biology of viruses. NY: Raven Press: 121-157.

37. Emori Y, Shiba T, Kanaya S, Inouye S, Yuki S, Saigo К (1985) The nucleotide sequences of copia and copia-related RNA in Drosophila virus-like particles. Nature 315: 773-776.

38. Engels WR (1989) P elements in Drosophila melanogaster. In: Berg DE, Howe MM eds. Mobile DNA. Washington, DC: American Society for Microbiology: 437-484.

39. Engels WR and Preston CR (1984) Formation of chromosome rearrangements by P factors in Drosophila. Genetics 107: 657-678.

40. Evgen'ev MB, Corces VG, and Lankenau D-H (1992) Ulysses transposable element of Drosophila shows high structural similarities to functional domains of retroviruses. J. Mol. Biol. 225: 917-924.

41. Evgen'ev MB, Zelentsova H, Poluectova H, Lyozin GT, Veleikodvorskaja V, Pyatkov KI, Zhivotovsky LA, and Kidwell MG (2000) Mobile elements and chromosomal evolution in the virilis group of Drosophila. Proc Natl Acad Sci USA. 97(21): 11337-11342.

42. Finnegan DJ (1988) I factors in Drosophila melanogaster and similar elements in other eukaryotes. In: Kingsman AJ, Kingsman S, Chater K, eds. Transposition. Cambridge: Cambridge University Press: 271-285.

43. Finnegan DJ (1989a) Eukaryotic transposable elements and genome evolution. Trends Genet. 5:103-107.

44. Finnegan DJ (1989b) The I factor and I-R hybrid dysgenensis in Drosophila melanogaster. In: Berg DE, Howe MM eds. Mobile DNA. Washington, DC: American Society for Microbiology: 503-517.

45. Finnegan DJ (1997) Transposable elements: how non-LTR retrotransposons do it. Curr. Biol. 7: 245-248.

46. Flavell AJ (1984) Role of reverse transcriptase in the generation of extrachromosomal copia mobile genetic elements. Nature. 310: 514-516.

47. Flavell AJ and Brierley С (1986) The termini of extrachromosomal linear copia elements. Nucl. Acids Res. 14: 3659-3569.

48. Fourcade-Peronnet F, d'Auriol L, Becker J, Galibert F, and Best-Belpomme M (1988) Primary structure and functional organization of Drosophila 1731 retrotransposon. Nucl. Acids Res. 16:6113-6125.

49. Freund R and Meselson M (1984) Long terminal repeat nucleotide sequence and specific insertion of the gypsy transposon. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81: 4462-4464.

50. Fridell RA, Pret A-M, and Searles LL (1990) A retrotransposon 412 insertion within an exon of the Drosophila melanogaster vermilion gene is spliced from the precursor RNA. Genes Dev. 4(4): 559-66.

51. Fuetterer J and Hohn T (1987) Involvement of nucleocapsids in reverse transcription: a general phenomenon? Trends Biochem. Sci. 12: 92-95.

52. Gabriel A and Boeke JD (1993) Retrotransposon reverse transcription. In: Skalka AM, Goff SP Reverse transcriptase. Cold Spring Harbor: Cold Spring Harbor Laboratory Press: 275-328.

53. Gerasimova TI (1981) Genetic instability at the cut locus of Drosophila melanogaster induced by the MR-hl2 chromosome. Mol. Gen. Genet., 184, 544-547.

54. Gerasimova TI (1983) Superunstable alleles at the cut locus in Drosophila melanogaster. Mol. Gen. Genet., 190,390-394.

55. Gerasimova TI, Gdula DA, Gerasimov DV, Simonova 0, and Corces VG (1995) A Drosophila protein that imparts directionality on a chromatin insulator is an enhancer of position-effect variegation. Cell. 82(4): 587-597.

56. Gerasimova TI, Matjunina LV, Mizrokhi LJ, and Georgiev GP (1985) Successive transposition explosions in Drosophila melanogaster and reverse transpositions of mobile dispersed genetic elements. The EMBO J. 4(13B): 3773-3779.

57. Gerasimova TI, Mizrokhi LJ, and Georgiev GP (1984) Transposition bursts in genetically unstable Drosophila melanogaster. Nature. 309: 3773-3779.

58. Geyer PK and Corces VG (1987) Separate regulatory elements are responsible for the complex pattern of tissue-specific and developmental transcription of the yellow locus in Drosophila melanogaster. Genes Dev. 1: 996-1004.

59. Geyer PK, Chien AJ, Corces VG, and Green MM (1991) Mutations in the su(s) gene affect RNA processing in Drosophila melanogaster. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 88(16): 71167120.

60. Geyer PK, Green MM, and Corces VG (1988a) Reversion of a gy/wy-induced mutation at the yellow (y) locus of Drosophila melanogaster is associated with the insertion of a newly defined transposable element. Proc. Natl Acad. Sci USA. 85(11): 3938-3942.

61. Geyer PK, Green MM, and Corces VG (1988b) Mutant gene phenotypes mediated by a Drosophila melanogaster retrotransposon require sequences homologous to mammalian enhancers. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 85(22): 8593-8597.

62. Geyer PK, Green MM, and Corces VG (1990) Tissue-specific transcriptional enhancers may act in trans on the gene located in the homologous chromosome: the molecular basis of transvection in Drosophila. EMBO J. 9: 2247-2256.

63. Gilboa E, Mitra S, and Goff S (1979) A detailed model of reverse transcription and a test of crucial aspects. Cell. 18: 93-100.

64. Goldberg ML, Sheen J-Y, Gehrubg WJ, and Green MM (1983) Unequal crossing-over associated with asymmetrical synapsis between nomadic elements in the Drosophila melanogaster genome. Proc Natl Acad Sci USA. 80(16): 5017-5021.

65. Green MM (1976) Mutable and mutator loci. In: Ashburner M, Novinski E. The genetics and biology of Drosophila. Vol lb. New York: Academic Press: 929-946.

66. Hope IA, Mahadevan S, and Struhl К (1988) Structural and functional characterization of the short acidic transcriptional activation region of yeast GCN4 protein. Nature 333: 635— 640.

67. Inouye S, Yuki S, and Saigo К (1986) Complete nucleotide sequence and genome organization of a Drosophila transposable genetic element, 297. Eur. J. Biochem. 154: 417425.

68. Ivanov VA, Melnikov AA, Siunov AV, Fodor II, and Ilyin YV (1991) Authentic reverse transcriptase is coded by jockey, a mobile Drosophila element related to mammalian LINEs. EMBO J. 10: 2489-2495.

69. Jensen S, Gassama MP, and Heidmann T (1999) Taming of transposable elements by homology-dependent gene silencing. Nat. Genet. 21(2): 148-149.

70. Kidwell MG, and Lisch D (1997) Transposable elements as sources of variation in animals and plants. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94: 7704-7711.

71. Kidwell MG, Kidwell JF, and Sved JA. (1977) Hybrid dysgenesis in Drosophila melanogaster. a syndrome of aberrant traits including mutation, sterility and male recombination. Genetics. 86(4): 813-833.

72. Kim A, Terzian C, Santamaria P, Pelisson A, Prud'homme N, and Bucheton A (1994a) Retrovirus in invertebrates: the gypsy retrotransposon is apparently an infectious retrovirus of Drosophila melanogaster. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 91(4): 1285-1289.

73. Kim Al and Belyaeva ES (1991) Transposition of mobile elements gypsy (mdg4) and hobo in germ line and somatic cells of a genetically unstable Mutator strain of Drosophila melanogaster. Mol. Gen. Genet. 229: 437-444.

74. Kim Al, Belyaeva ES, and Aslanyan MM (1990) Autonomous transposition of gypsy mobile elements and genetic instability in Drosophila melanogaster. Mol. Gen. Genet. 224: 303-308.

75. Klug A and Rhodes D (1987) Zinc fingers: a novel protein fold for nucleic acid recognition. Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. 52: 473-482.

76. Kumar S, Tamura K, and Nei M (2004) MEGA3: Integrated software for Molecular Evolutionary Genetics Analysis and sequence alignment. Briefings in Bioinformatics. 5(2): 150-163.

77. Lahn ВТ and Page DC (1999) Four evolutionary strata on the human X chromosome. Science. 286: 964-967.

78. Landschulz WH, Johnson PF, and McKnight SL (1988) The leucine zipper: a hypothetical structure common to a new class of DNA binding proteins. Science. 240: 1755-1764.

79. Lankenau D-H, Huijser P, Jansen E, Miedema K, and Hennig W (1988) Micropia: a retrotransposon of Drosophila combining structural features of DNA viruses, retroviruses, and non-viral transposable elements. J. Mol. Biol. 204: 233-246.

80. Lavige JM (1986) I-R system of hybrid dysgenesis in Drosophila melanogaster. further data on the arrest of development of the embryos from SF females. Biol. Cell. 56: 207-216.

81. Leblanc P, Dastugue B, and Vaury С (1999) The integration machinery of zam, a retroelement from Drosophila melanogaster, acts as a sequence-specific endonuclease. J. Virol. 73: 7061-7064.

82. Lecher P, Bucheton A, and Pelisson A (1997) Expression of the Drosophila retrovirus gypsy as ultrastructurally detectable particles in the ovaries of flies carrying a permissive flamenco allele. J. Gen. Virol. 78(9): 2379-2388.

83. Levis R, O'Hare K, and Rubin GM (1984) Effects of transposable element insertions on RNA encoded by the white gene of Drosophila. Cell. 38(2): 471-481.

84. Lim JK (1988) Intrachromosomal rearrangements mediated by hobo transposons in Drosophila melanogaster. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 85: 9153-9157.

85. Lin YJ, Seroude L, Benzer S (1998) Extended life-span and stress resistance in the Drosophila mutant methuselah. Science. 282(5390): 943-946.

86. Luan DD, Korman MH, Jackubczak JL, and Eickbush TH (1993) Reverse transcription of R2Bm is primed by a nick at the chromosomal target site: a mechanism for non-LTR retrotransposition. Cell 72: 595-605.

87. Luciw PA and Leung NJ (1992) Mechanisms of retroviral replication. In: Levy J.A., ed. The Retroviridae. NY: Plenum Press: 159-298.

88. Lyttle TW and Haymer DS (1992) The role of the transposable element hobo in the origin of endemic inversions in wild populations of Drosophila melanogaster. Genetica 86: 113126.

89. Lyubomirskaya NV, Arkhipova IR, and Ilyin YY (1990) Molecular analysis of the gypsy (mdg4) retrotransposon in two Drosophila melanogaster strains differing by genetic instability. Mol. Gen. Genet. 223: 305 309.

90. Lyubomirskaya NV, Avedisov SN, Surkov SA, and Ilyin YV (1993) Two Drosophila retrotransposon gypsy subfamilies differ in ability to produce new DNA copies via reverse transcription in Drosophila cultured cells. Nucl. Acids. Res. 21: 3265 3268.

91. Marlor RL, Parkhurst SM, and Corces VG (1986) The Drosophila melanogaster gypsy transposable element encodes putative gene products homologous to retroviral proteins Mol. Cell. Biol. 6(4), 1129-1134.

92. Marsano RM, Moschetti R, Caggese C, Lanave C, Barsanti P, and Caizzi R (2000) The complete tirant transposable element in Drosophila melanogaster shows a structural relationship with retrovirus-like retrotransposons. Gene. 247: 87-95.

93. McClintock В (1956) Controlling elements and the gene. Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol. 21:197-216.

94. McClintock В (1984) The significance of responses of the genome to challenge. Science. 226: 792-801.

95. McClure MA (1991) Evolution of retroposons by acquisition or deletion of retrovirus-like genes. Mol. Biol. Evol. 8: 835-856.

96. McClure MA (1999) The retroid agents: disease, function, and evolution. Pp. 163-195 in E. Domingo, R. Webster, and J. Holland, eds. Origin and evolution of viruses. Academic Press, London.

97. Mejlumian L, Pelisson A, Bucheton A, Terzian С (2002) Comparative and functional studies of Drosophila species invasion by the gypsy endogenous retrovirus. Genetics. 160:201-209.

98. Minchiotti G, Contursi C, and Di Nocera PP (1997) Multiple downstream promoter modules regulate the transcription of the Drosophila melanogaster I, Doc and F elements. J. Mol. Biol. 267: 37-46.

99. Mizrokhi LJ and Mazo AM (1991) Cloning and analysis of the mobile element gypsy from D.virilis. Nucleic Acids Res. 19: 913-916.

100. Mizrokhi LJ, Georgieva SG, and Ilyin YV (1988) Jockey, a mobile Drosophila element similar to mammalian LINEs, is transcribed from the internal promoter by RNA polymerase II. Cell. 54: 685-691.

101. Modolell J, Bender W, and Meselson M (1983) Drosophila melanogaster mutations suppressible by the suppressor of Hairy-wing are insertions of a 7.3-kilobase mobile element. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 80(6): 1678-1682.

102. Mount SM and Rubin GM (1985) Complete nucleotide sequence of the Drosophila transposable element copia: homology between copia and retroviral proteins. Mol. Cell Biol. 5: 1630-1638.

103. Mueller-Storm HP, Sogo JM, and Schaffner W (1989) An enhancer stimulates transcription in trans when attached to the promoter via a protein bridge. Cell 58: 767-777.

104. Nee S and Maynard J (1990) The evolutionary biology of molecular parasites. Parasitology 100(S): 5-18.

105. Nuzhdin SV (1999) Sure facts, speculations, and open questions about the evolution of transposable element copy number. Genetica. 107(1-3): 129-137.

106. Nuzhdin SV, Pasyukova EG, and Mackay TFC (1996) Positive association between copia transposition rate and copy number in Drosophila melanogaster. Proc. R. Soc. bond. В Biol. Sci. 263:823-831.

107. Parkhurst SM and Corces VG (1985) Forked, gypsys, and suppressors in Drosophila. Cell 41:429-437.

108. Parkhurst SM and Corces VG (1986) Interaction among the gypsy transposable element and the yellow and suppressor-of-Hairy-wing loci in Drosophila melanogaster. Mol. Cell Biol. 6(1): 47-53.

109. Peifer M and Bender W (1986) The anterobithorax and bithorax mutations of the bithorax complex. EMBO J. 5(9): 2293-2303.

110. Peifer M and Bender W (1988) Sequences of the gypsy transposon of Drosophila necessary for its effects on adjacent genes. Proc. Natlacad. Sci. USA. 85(24): 9650-9654.

111. Pelisson A, Mejlumian L, Robert V, Terzian C, and Bucheton A (2002) Drosophila germline invasion by the endogenous retrovirus gypsy: involvement of the viral env gene. Insect Biochem Mol Biol. 32(10): 1249-1256.

112. Pelisson A, Teysset L, Chalvet F, Kim A, Prud'homme N, Terzian C, and Bucheton A (1997) About the origin of retroviruses and the co-evolution of the gypsy retrovirus with the Drosophila flamenco host gene. Genetica. 100: 29-37.

113. Picard G (1976a) Non-mendelian female sterility in Drosophila melanogaster. sterility in the dughter progeny of SF and RSF females. Biol Cell. 31: 235-244.

114. Picard G (1976b) Non-mendelian female sterility in Drosophila melanogaster. hereditary transmission of I factor. Genetics. 83: 107-123.

115. Picard G, Bregliano JC, Bucheton A, Lavige JM, Pelisson A, and Kidwell MG (1978) Non-mendelian female sterility and hybrid dysgenesis in Drosophila melanogaster. Genet. Res. 32: 275-287.

116. Proust J and Prudhommeau С (1978) Hybrid dysgenesis in Drosophila melanogaster. 1. Further evidence for, and characterization of, the mutator effect of the inducer-reactive interaction. Mutat. Res. 95: 225-235.

117. Prud'homme N, Gans M, Masson M, Terzian C, and Bucheton A (1995) Flamenco, a gene controlling the gypsy retrovirus of Drosophila melanogaster. Genetics 139: 697-711.

118. Quentin Y (1992) Origin of the Alu family: a family of Alu-like monomers gave birth to the left and the right arms of the Alu elements. Nucleic Acids Res. 20: 3397-3401.

119. Robert V, Prud'homme N, Kim A, Bucheton A, and Pelisson A (2001) Characterization of the flamenco region of the Drosophila melanogaster genome. Genetics. 158(2): 701-13.

120. Robertson HM (1997) Multiple Mariner transposons in flatworms and hydras are related to those of insects. J. Hered. 88: 195-201.

121. Robertson HM and Lampe DJ (1995) Recent horizontal transfer of a mariner transposable element among and between Diptera and Neuroptera. Mol. Biol. Evol. 12: 850-862.

122. Robin S, Chambeyron S, Bucheton A, and Busseau I (2003) Gene silencing triggered by non-LTR retrotransposons in the female germline of Drosophila melanogaster. Genetics. 164:521-531.

123. Roche SE, Schiff M, and Rio DC (1995) P-element repressor autoregulation involves germ-line transcriptional repression and reduction of third intron splicing. Genes Dev. 9(10): 1278-1288.

124. Rutledge BJ, Mortin MA, Schwarz E, Thierry-Mieg D, and Meselson M (1988) Genetic interactions of modifier genes and modifiable alleles in Drosophila melanogaster. Genetics. 119(2): 391-397.

125. Saigo K, Kugimiya W, and Matsuo Y (1984) Identification of a coding sequence for a reverse transcriptase-like enzyme in a transposable genetic element in Drosophila melanogaster. Nature. 312: 659-661.

126. Schwarz-Sommer Z, Leclerq L, and Sardler H (1987) Cin4, an insert altering the structure of the Al gene in Zea mays, exhibits properties of nonviral retrotransposons. EMBO J. 6: 3873-3880.

127. Simmons MJ, Ryzek DF, Lamour C, Goodman JW, Kummer NE, and Merriman PJ (2007) Cytotype regulation by telomeric P elements in Drosophila melanogaster. evidence for involvement of an RNA interference gene. Genetics. 176(4): 1945-1955.

128. Song SU, Gerasimova T, Kurkulos M, Boeke JD, and Corces VG (1994) An ercv-like protein encoded by a Drosophila retroelement: evidence that gypsy is an infectious retrovirus. Genes Dev. 8: 2046-2057.

129. Song SU, Kurkulos M, Boeke JD, and Corces VG (1997) Infection of the germ line by retroviral particles produced in the follicle cells: a possible mechanism for the mobilization of the gypsy retroelement of Drosophila. Development. 124: 2789-2798.

130. Spana С and Corces VG (1990) DNA bending is a determinant of binding specificity for a Drosophila zinc finger protein. Genes Dev. 4: 1505-1515.

131. Syomin BV, Fedorova LI, Surkov SA, and Ilyin YV (2001) The endogenous Drosophila melanogaster virus gypsy can propagate in Drosophila hydei cells. Mol. Gen. Genet. 264: 588-594.

132. Tanda S, Mullor JL, Corces VG (1994) The Drosophila torn retrotransposon encodes an envelope protein. Mol. Cell Biol. 14: 5392-5401.

133. Terzian C, Ferraz C, Demaille J, and Bucheton A (2000) Evolution of the gypsy endogenous retrovirus in the Drosophila melanogaster subgroup. Mol. Biol. Evol. 17(6): 908-914.

134. Terzian C, Pelisson A, and Bucheton A (2001) Evolution and phylogeny of insect endogenous retroviruses. BMC Evolutionary Biology. 1:3.

135. Teysset L, Burns JC, Shike H, Sullivan BL, Bucheton A, and Terzian С (1998) A Moloney murine leukemia virus-based retroviral vector pseudotyped by the insect retroviral gypsy envelope can infect Drosophila cells. J. Virol. 72: 853-856.

136. Whalen JH and Grigliatti ТА (1998) Molecular characterization of a retrotransposon in Drosophila melanogaster, nomad, and its relationship to other retrovirus-like mobile elements. Mol. Gen. Genet. 260: 401-409.

137. Xiong Y and Eickbush TH (1990) Origin and evolution of retroelements based upon their reverse transcriptase sequences. EMBO J. 9: 3353-3362.

138. Yang H-P and Nuzhdin SV (2003) Fitness costs of Doc expression are insufficient to stabilize its copy number in Drosophila melanogaster. Mol. Biol. Evol. 20(5): 800-804.

139. Аведисов CH, Черкасова В А и Ильин ЮВ (1990) Характеристика первичной структуры полноразмерной копии ретротранспозона дрозофилы МДГ1. Генетика. 26: 1905-1914.

140. Асланян ММ и Ким АИ (1981) Мутанты дрозофилы, чувствительные к метилметансульфонату. Выделение и генетический анализ. Доклады Высшей Школы, Биол. Науки. 11: 83-88.

141. Гловер Д, ред. (1988) Клонирование ДНК. Методы. М: Мир, 538с.

142. Державец ЕМ, Ким АИ и Асланян ММ (1988) Анализ спонтанных хромосомных перестроек в нейробластах генетически нестабильной мутаторной линии Drosophila melanogaster. Генетика. 24: 857-866.

143. Ким АИ, Пасюкова ЕГ, Карпова НН и Разоренова ОВ (1999) Геномные факторы, регулирующие транспозиции мобильных элементов дрозофилы. Генетика. 35: 15111521.

144. Любомирская НВ и Ильин ЮВ (1999) Мобильные генетические элементы: прошлое, настоящее, будущее. Мол. Биол. 33: 1-11.

145. Маниатис Т, Фрич Э и Сэмбрук Дж (1984) Методы генетической инженерии. Молекулярное клонирование. Москва, "Мир".

146. Автор выражает признательность коллективу лаборатории подвижности генома ИМБ им. В.А.Энгельгардта РАН за помощь при проведении экспериментов, написании данной работы и моральную поддержку.

147. Особую благодарность автор выражает своему учителю, наставнику и научному руководителю, академику РАН, Юрию Викторовичу Ильину.

148. Автор глубоко признателен профессору кафедры генетики МГУ им. М.В.Ломоносова Александру Иннокентьевичу Киму за помощь и ценные советы при выполнении данной работы и за предоставленных для работы мух.

149. Отдельно стоит отметить помощь Котновой Алины Петровны, Карповой Нины Николаевны и Глухова Ивана Андреевича, научивших автора работать руками и грамотно ставить эксперименты.