Участие кислых гидролаз в адаптациях молоди трехиглой колюшки Gasterosteus aculeatus L. Белого моря

Римма Ульяновна Высоцкая, Елизавета Андреевна Буэй, Марина Юрьевна Крупнова, Нина Николаевна Немова, Дмитрий Людвигович Лайус, Rimma Vysotskaya, Elizaveta Buoy, Marina Krupnova, Nina Nemova, Dmitry Lajus

Аннотация


Исследована активность лизосомальных ферментов в тканях молоди трёхиглой колюшки Gasterosteus aculeatus L. из трех биотопов Кандалакшского залива Белого моря (губы Сельдяной, лагуны Колюшковой, пролива Сухая Салма), отличающихся температурным режимом, соленостью, интенсивностью водообмена, плотностью водной растительности и другими параметрами. Мальков для исследований отлавливали дважды за летний период: в конце июля и в августе. В пробах определяли активность шести кислых гидролаз (кислой фосфатазы, РНКазы, ДНКазы, β-глюкуронидазы, катепсина В и катепсина D). Выявлены определенные различия в активности изученных ферментов в тканях развивающейся молоди колюшки в зависимости от времени отбора проб и из разных биотопов. Активность кислой фосфатазы у мальков мало различалась в разные сроки отбора проб во всех трех акваториях. При этом достоверно более высоким был уровень в «августовских» пробах из Колюшковой лагуны. У мальков, отловленных в августе, также более высокой была активность РНКазы по сравнению с июлем во всех трех биотопах, что косвенно свидетельствует об интенсивно происходящих процессах биосинтеза у растущей молоди рыб. Заметное повышение активности ДНКазы в группе мальков из Сухой Салмы к августу позволяет предположить у них включение более долгосрочных механизмов адаптивных перестроек метаболизма, затрагивающих геном. Судя по размерно-массовым характеристикам, эта группа представлена мальками более поздней генерации по сравнению с группами из других биотопов и у них еще осуществляются морфогенетические превращения из личинок в мальков, в которых задействованы ферменты лизосом. На фоне довольно ровной небольшой вариабельности изученных показателей выделяются данные по высокой активности β-глюкуронидазы и катепсина В у рыб из Колюшковой лагуны. Оба эти фермента участвуют в процессах синтеза компонентов, регулирующих метаболизм. Основной фактор, вызывающий необходимость существенной корректировки метаболизма, – обеднение разнообразия и численности пищевых компонентов молоди рыб в лагуне Колюшковой к августу. Таким образом, показано активное участие лизосомальных гидролаз в адаптивных перестройках обмена веществ молоди колюшки под влиянием абиотических (температура, соленость, приливно-отливные циклы) и биотических (характер питания) факторов среды.


Ключевые слова


колюшка Gasterosteus aculeatus L.; лизосомальные ферменты; раннее развитие; условия среды; Белое море

Полный текст:

PDF

Литература


Баррет А. Дж., Хит М. Ф. Лизосомальные ферменты // Лизосомы. Методы исследования. М.: Мир, 1980. С. 25−56.

Высоцкая Р. У., Немова Н. Н. Лизосомы и лизосомальные ферменты рыб. М.: Наука, 2008. 284 с.

Высоцкая Р. У., Буэй Е. А., Лайус Д. Л. Активность лизосомальных ферментов в органах колюшки трехиглой из разных биотопов Кандалакшского залива Белого моря в период нереста // Труды КарНЦ РАН. 2019. № 6. С. 44−56. doi: 10.17076/eb934.

Гублер Е. В., Генкин А. А. Применение критериев непараметрической статистики для оценки различий двух групп наблюдений в медико-биологических исследованиях. М.: Медицина, 1969. 29 с.

Демчук А. С., Иванов М. В., Иванова Т. С., Лайус Д. Л. Особенности питания мальков трехиглой колюшки Gasterosteus aculeatus (Linnaeus, 1758) в разных биотопах Кандалакшского залива Белого моря // XII съезд Гидробиологического общества при Российской академии наук: тез. докл., г. Петрозаводск, 16 – 20 сентября 2019 г. / Отв. ред. Н.В. Ильмаст. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2019. С. 132–134.

Демчук А. С., Иванов М. В., Иванова Т. С., Полякова Н. В., Головин П. В., Лайус Д. Л. Питание беломорской трехиглой колюшки Gasterosteus aculeatus (Linnaeus, 1758) на нерестилищах // Труды КарНЦ РАН. 2018. № 4. С. 42 – 58. doi:10.17076/them818.

Демчук А. С., Полякова Н. В., Иванов М. В., Иванова Т. С., Лайус Д. Л. Питание молоди трехиглой колюшки (Gasterosteus aculeatus L.) в течение приливно-отливного цикла // Изучение, рациональное использование и охрана природных ресурсов Белого моря: Матер. XIII Всероссийск. конф. с междунар. участием. СПб.: ЗИН РАН, 2017. С. 70–73.

Доргам А. С., Головин П. В., Иванова Т. С., Иванов М. В., Савельев П. Д., Лайус Д. Л. Гетерогенность морфологических признаков трехиглой колюшки Gasterosteus aculeatus на разных этапах нереста // Труды КарНЦ РАН. 2018. № 4. С. 59–73. doi:10.17076/ them819.

Лайус Д. Л., Иванов М. В., Иванова Т. С., Шатских Е. В. «Волны жизни» беломорский колюшки // Природа. 2013. № 4. С. 43–52.

Лайус Д. Л., Головин П. В., Зеленская А. Е., Демчук А. С., Доргам А. С., Иванов А. В., Иванова Т. С., Мурзина С. А., Полякова Н. В., Рыбкина Е. В., Юрцева А. О. Трехиглая колюшка Белого моря: популяционные характеристики и роль в экосистеме // Сибирский экологический журнал. 2020. № 2. С. 167−183. doi: 10.15372/SEJ20200203.

Левицкий А. П., Барабаш Р. Д., Коновец В. М. Сезонные особенности активности рибонуклеазы и α-амилазы слюны и слюнных желез у крыс линии Вистар // Биохимическая эволюция. Л.: Наука, 1973. С. 192−195.

Немова Н. Н., Высоцкая Р. У. Биохимическая индикация состояния рыб. М.: Наука, 2004. 216 с.

Покровский А. А., Арчаков А. И. Методы разделения и ферментной идентификации субклеточных фракций // Современные методы в биохимии. М.: Медицина, 1968. С. 5−59.

Покровский А. А., Тутельян В. А. Лизосомы. М.: Наука, 1976. 382 с.

Смирнов Л. П., Суховская И. В., Кочнева А. А. Вариабельность некоторых показателей антиоксидантной защиты и концентрации белка у молоди колюшки трёхиглой (Gasterosteus aculeatus) Белого моря в летний период // Принципы экологии. 2019. Т. 8. № 2. С. 98−109.

Bakhvalova A. E., Ivanova T. S., Ivanov M. V., Demchuk A. S., Movchan E. A., Lajus D. L. Long-term changes in the role of threespine stickleback Gasterosteus aculeatus in the White Sea: predatory fish consumption reflects fluctuating stickleback abundance during the last century // Evol. Ecol. Res. 2016. Vol. 17(3). P. 317 – 334.

Barrett A. J., Heath M. Lysosomal enzymes // Dingle J. T. (ed.). A laboratory handbook. Amsterdam. 1977. P. 19−27.

Bradford M. M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding // Analit. Biochem. 1974. Vol. 72. P. 248−254.

Demchuk A. S., Ivanov M. V., Ivanova T. S., Polyakova N. V., Mas-Marti E., Lajus D. L. Feeding patterns in seagrass beds of threespined stickleback Gasterosteus aculeatus juveniles at different growth stages // J. of the Marine Biological Association of the UK. 2015. Vol. 95 (8). P. 1635−1643. doi: 10.1017/S0025315415000569.

Gillespie D. A., Ryan K. M. Autophagy is critically required for DNA repair by homologous recombination // Mol. Cell Oncol. 2016. Vol. 3 (1). P. e1030538. doi: 10.1080/23723556.20151030538.

Ivanova T. S., Ivanov M. V., Golovin P. V., Polyakova N. V., Lajus D. L. The White Sea threespine stickleback population: spawning habitats, mortality, and abundance // Evolut. Ecol. Res. 2016. Vol. 3. P. 301–315.

Kahovcova J., Odavic R. A simple method of the quantitative analysis of phospholipids separated by thin layer chromatography // J. Chromatogr. 1969. Vol. 40. P. 90−96.

Matsuda K., Misaka E. Studies on cathepsins of rat liver lysosomes. I. Purification and multiple forms // J. Biochem. 1974. Vol. 76, no. 3. P. 639−649.

Rybkina E. V., Ivanova T. S., Ivanov M. V., Kucheryavyy A. V., and Lajus D. L. Habitat preference of three-spined stickleback juveniles in experimental conditions and in wild eelgrass // J. Mar. Biol. Ass. UK. 2017. Vol. 97(7). P. 1437 – 1445. doi: 10.1017S0025315416000825.

References in English

Bakhvalova A. E., Ivanova T. S., Ivanov M. V., Demchuk A. S., Movchan E. A., Lajus D. L. Long-term changes in the role of threespine stickleback Gasterosteus aculeatus in the White Sea: predatory fish consumption reflects fluctuating stickleback abundance during the last century // Evol. Ecol. Res. 2016. Vol. 17(3). P. 317 – 334.

Barrett A. J., Heat M. F. Lysosomal enzymes // J. T. Dingle (ed.) Lysosomes. A laboratory handbook. Amsterdam, 1977. P. 19–27.

Barrett A. J., Heat M. F. Lizosomalnye fermenty. Lyzosomy. Metody issledovaniya. [Lysosomal enzymes. In: Lysosomes, a Laboratory Handbook. Ed. J. T. Dingle, North-Holland Publishing Company, Amsterdam, New York, Oxford, 1977]. Moskow: Mir, 1980. P. 25−156.

Bradford M. M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding // Analit. Biochem. 1974. Vol. 72. P. 248−254.

Demchuk A. S., Ivanov M. V., Ivanova T. S., Lajus D. L.

Osobennosti pitaniya malˈkov trekhigloy kolyushki Gasterosteus aculeatus (Linnaeus, 1758) v raznykh biotopakh Kandalakshskogo zaliva Belogo moray [Nutritional features of fry of the stickleback Gasterosteus aculeatus (Linnaeus, 1758) in different biotopes of the Kandalaksha Bay of the White Sea] // XII s˝yezd Gidrobiologicheskogo obshchestva pri Rossiyskoy akademii nauk [XII Congress of the Hydrobiological Society at the Russian Academy of Sciences]: abstracts. Report, Petrozavodsk, September 16 – 20, 2019 / Resp. ed. N.V. Ilmast. Petrozavodsk: KarRC RAS, 2019. S. 132–134.

Demchuk A. S, Polaykova N. V., Ivanov M. V., Ivanova T. S., Lajus D. L. Pitaniye molodi trekhigloy kolyushki (Gasterosteus aculeatus L.) v techeniye prilivno-otlivnogo tsikla [Feeding of juvenile three-spined stickleback (Gasterosteus aculeatus L.) during the tidal cycle] Izucheniye, ratsionalˈnoye ispolˈzovaniye i okhrana prirodnykh resursov Belogo morya [Study, rational use and protection of natural resources of the White Sea]: Mater. XII All-Russian. conf. with int. participation. SPb.: ZIN RAN, 2017. S. 70–73.

Demchuk A. S, Ivanov M. V., Ivanova T. S., Polaykova N. V., Mas-Marti E., Lajus D. L. Feeding patterns in seagrass beds of three-spined stickleback Gasterosteus aculeatus juveniles at different growth stages // J. Mar. Biol. Ass. U. K. 2015. Vol. 95(8). P. 1635-1643. doi: 10.1017/S0025315415000569

Demchuk A. S., Ivanov M. V., Ivanova T. S., Polyakova N. V., Golovin P. V., Lajus D. L. Pitanie belomorskoi trekhigloi kolyushki Gasterosteus aculeatus (Linnaeus, 1758) na nerestilishchakh [Feeding of the threespine stickleback Gasterosteus aculeatus (Linnaeus, 1758) at the spawning grounds]. Trudy KarNTs RAN [Trans. KarRC RaS]. 2018. No. 4. P. 42–58. doi: 10.17076/them818.

Dorgham A. S., Golovin P. V., Ivanova T. S., Ivanov M. V., Saveliev P. D., Lajus D. L. Geterogennost’ morfologicheskikh priznakov trekhigloi kolyushki Gasterosteus aculeatus na raznykh etapakh neresta [Morphological variation of threespine stickleback (Gasterosteus aculeatus) on different stages of spawning period]. Trudy KarNTs RAN [Trans. KarRC RaS]. 2018. No. 4. P. 59–73. doi: 10.17076/them819

Gillespie D. A., Ryan K. M. Autophagy is critically required for DNA repair by homologous recombination // Mol. Cell Oncol. 2016. Vol. 3 (1). P. e1030538. doi: 10.1080/23723556.20151030538.

Gubler E. V., Genkin A. A. Primenenie kriteriev neparametricheskoj statistiki dlya ocenki razlichij grupp nablyudenij v medico-biologicheskih issledovaniyah [Application of criteria of nonparametric statistics for estimating differences between two study groups in biomedical research ]. Moskow: Meditsina, 1969. 29 p.

Ivanova T. S., Ivanov M. V., Golovin P. V., Polyakova N. V., Lajus D. L. The White Sea threespine stickleback population: spawning habitats, mortality, and abundance // Evolut. Ecol. Res. 2016. Vol. 3. P. 301–315.

Kahovcova J., Odavic R. A simple method of the quantitative analysis of phospholipids separated by thin layer chromatography // J. Chromatogr. 1969. Vol. 40. P. 90−96.

Lajus D. L., Ivanova T. S., Shatskikh E. V., Ivanov M. V. “Volny zhizni” belomorskoi kolyushki [“Waves of Life” of the White Sea stickleback]. Priroda [Nature]. 2013. Vol. 4. P. 43–52.

Lajus D. L., Golovin P. V., Zelenskaia A. E., Demchuk A. S., Dorgham A. S., Ivanov M. V., Ivanova T. S., Murzina S. A., Polyakova N. V., Rybkina E. V., Yurtseva A. O. Trekhiglaya kolyushka Belogo moray: populyatsionnyye kharakteristiki I rolˈ v ekosisteme [Threespine stickleback of White Sea: population characteristics and role in the ecosystem] // Sibirskiy ekologicheskiy zhurnal [Siberian ecological journal] 2020. No. 2. P. 167–183. Doi: 10.15372/SEJ20200203.

Levitskiy A. P., Barabash R. D., Konovets V. M. Sezonnyye osobennosti aktivnosti ribonukleazy i α-amilazy slyuny i slyunnykh zhelez u krys linii Vistar [Seasonal features of ribonuclease and α-amylase activity of saliva and salivary glands in Wistar rats]. Leningrad: Nauka, 1973. P. 192−195.

Matsuda K., Misaka E. Studies on cathepsins of rat liver lysosomes. I. Purification and multiple forms // J. Biochem. 1974. Vol. 76, no. 3. P. 639−649.

Nemova N. N., Vysotskaya R. U. Biochemical indication of fish state. Moskow: Nauka, 2004. 216 p.

Pokrovsky A. A., Archakov A. I. Metody razdeleniya i fermentnoy identifikatsii subkletochnykh fraktsiy [Methods of separation and enzymatic identification of subcellular fractions] // Sovremennyye metody v biokhimii [Modern methods in biochemistry]. Moskow: Meditsina, 1968. P. 5−59.

Pokrovsky A. A., Tutelyan V. A. Lysosomes. Moscow: Nauka, 1976. 382 p.

Rybkina E. V., Ivanova T. S., Ivanov M. V., Kucheryavyy A. V., and Lajus D. L. Habitat preference of three-spined stickleback juveniles in experimental conditions and in wild eelgrass // J. Mar. Biol. Ass. UK. 2017. Vol. 97(7). P. 1437 – 1445. doi: 10.1017S0025315416000825.

Smirnov L. P., Sukhovskaya I. V., Kochneva A. A. Variabelˈnostˈ nekotorykh pokazateley antioksidantnoy zashchity i kontsentratsii belka u molodi kolyushki trokhigloy (Gasterosteus aculeatus) Belogo moray v letniy period [Variability of some antioxidant defense parameters and concentration of protein in the larvae of the three-spined stickleback (Gasterosteus aculeatus) in White Sea in the summer] // Principy ècologii. 2019. Vol. 8. No. 2. P. 98–109.

Vysotskaya R. U., Nemova N. N. Lizosomy i lizosomal'nye fermenty ryb [Fish lysosomes and lysosomal enzymes]. Moskow: Nauka, 2008. 284 p.

Vysotskaya R. U., Buoy E. A., Lajus D. L. Aktivnost' lizosomal'nykh fermentov v organakh kolyushki trekhigloy iz raznykh biotopov Kandalakshskogo zaliva Belogo morya v period neresta // [The activity of lysosomal enzymes in organs of threespine stickleback from different habitats in the gulf of Kandalaksha, White Sea, during the spawning period]. Trudy KarNTS RAN [Trans. KarRC RAS]. 2019. No. 6. P. 44−56. doi: 10.17076/eb934.




DOI: http://dx.doi.org/10.17076/eb1504

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© Труды КарНЦ РАН, 2014-2019