Моделирование организации активных рибосомных генов в геноме человека и фенотипических проявлений их копийности

• Автор: Пороховник, Лев Николаевич
• Шифр специальности: 03.02.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 141 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Общее представление о рибосомном повторе в геноме человека
1.2. Количество и функциональное состояние копий генов рРНК человека
1.2.1 Число копий рДНК в индивидуальных геномах человека
1.2.2 Регуляция транскрипции рибосомных генов у эукариот
1.2.3 Функциональные состояния и факторы регуляции транскрипции рибосомных генов эукариот
1.3. Цитогенетический анализ ядрышкообразующих районов метафазных хромосом
1.3.1 Селективное окрашивание ядрышкообразующих районов метафазных хромосом и интерфазного ядрышка нитратом серебра
1.3.2 Цитогенетический метод определения числа активных рибосомных генов и его верификация методом микроспектрофотометрии
1.3.3 Цитофотометрическое определение размеров А{>ЯОР
1.4. Количество активных копий генов рРНК и генетическая индивидуальность человека
1.4.1. Комбинаторика формирования и пределы варьирования индивидуальной копийности активных рибосомных генов человека
1.4.2. Репродуктивные потери у разных супружеских пар по признаку количества активных рибосомных генов в зиготах
1.4.3. Фенотипические проявления количества активных генов рРНК
1.5. Влияние копийности активных рибосомных генов человека на жизнеспособность клетки и организма
1.5.1. Гены рРНК при старении и при синдроме Дауна
1.5.2. Выживаемость и стрессоустойчивость в зависимости от количества активных копий рибосомных генов в индивидуальном геноме
1.5.3 Эффект количества активных копий генов рРНК при мультифакториальных заболеваниях
1.5.4 Модель взаимодействий «хищник-жертва» в биологии и медицине
1.6. Заключение
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1. Оформление полученных данных
2.2. Техническое описание программы управления базой данных размеров кластеров активных рибосомных генов (AgЯOP)
2.3. Отбор пациентов с ранним детским аутизмом
2.4. Цитогенетическое исследование размера AgЯOP и оценка общего количества активных рибосомных генов
2.5. Математический аппарат для статистической проверки гипотез и создания математических и вычислительных моделей
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Организация базы данных. Анализ точности метода визуальной оценки размеров AgЯOP

3.1.1 Содержание и функции базы данных «Количество активных рибосомных генов в индивидуальных геномах человека»
3.1.2. Надежность метода определения числа активных копий генов рРНК в отдельных ЯОР и в геноме индивида
3.1.3. Эмпирические популяционные частоты размеров А§ЯОР
3.2. Исследование стабильности полиморфизма размеров кластеров АкРГ у человека в ряду поколений
3.2.1. Пределы варьирования копийности АкРГ в индивидуальных геномах
3.2.2. Компьютерное моделирование условий стабильности полиморфизма размеров кластеров
АкРГ у человека в ряду поколений
3.2.3 Сравнение модельных и эмпирических данных о частотах «мутирования» размеров AgЯOP и о распределении зигот (индивидов) по числу «мутаций»
3.3. Зиготический стабилизирующий отбор по признаку копийности АкРГ на уровне семейной пары и популяции

3.3.1. Оценка среднепопуляционной величины зиготических потерь по признаку копийности АкРГ
3.3.2. Сравнение зиготических потерь у супружеских пар с нормальной плодовитостью и с репродуктивными нарушениями неясной этиологии
3.3.3. Математическое моделирование и оценка влияния зиготических потерь по признаку числа копий АкРГ на плодовитость семейных пар
3.4. Копийность активных рибосомных генов при раннем детском аутизме и шизофрении
3.4.1. Сравнение числа копий АкРГ в контрольной выборке, при шизофрении и при раннем
детском аутизме
3.4.2 Математическое моделирование динамики окислительного стресса в зависимости от
количества копий активных генов рРНК
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 - протоколы первичных данных цитогенетического
исследования
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 - структура СУБД
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 - анализ модели «хищник-жертва»

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
3'ETS - внешний транскрибируемый спейсер (основания 12970-13314) 5'ETS - внешний транскрибируемый спейсер (основания 13314-42999) А|*ЯОР - ЯОР хромосом, окрашенные азотнокислым серебром CV - коэффициент вариации IGS - межгенный спейсер
ITS1 - внутренний транскрибируемый спейсер (основания 5527-6623) ITS2 - внутренний транскрибируемый спейсер (основания 6779-7935) NoRC - ядрышковый ремоделирующий комплекс NTS - нетранскрибируемый спейсер
NuRD - комплекс ремоделирования и деацетилирования нуклеосом SD - среднеквадратическое отклонение SE - стандартная ошибка
UBF - фактор (транскрипции), связывающийся с рДНК перед промотором
А - активные (фракция рибосомных генов)
АД - атопический дерматит
АкРЕ - активные рибосомные гены
АФК - активные формы кислорода
БД - база данных
БШ - больные шизофренией
ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота
М - молчащие (фракция рибосомных генов)
МГНЦ - Медико-генетический научный центр
МГС - межгенный спейсер
мРНК - матричная РНК
МТР - масса тела при рождении
МФЗ - мультифакториальное заболевание
НА — неактивные (фракция рибосомных генов)
нтмРНК - нетранслируемая малая РНК
НТС - нетранскрибируемый спейсер
ОС - окислительный стресс
ПА — потенциально активные (фракция рибосомных генов)
ПСБ - прочно связанные белки
ПФК - плотный фибриллярный компонент
РА - ревматоидный артрит
РАМН - Российская академия медицинских наук
РДА - ранний детский аутизм
РГ - рибосомные гены
рДНК - рибосомная ДНК
РНК -рибонуклеиновая кислота

основании результатов молекулярных исследований (п. 1.2.4 выше).
Наглядным примером воспроизводимости размеров преципитата серебра в чреде делений могут служить клетки с эндоредупликацией хромосом (рис. 7).
I . пт ▼▼ »

Рисунок 7. Фрагмент метафазной пластинки с эндоредупликацией хромосом демонстрирует воспроизводимость Ag-окраски в последовательных циклах деления клетки (Пороховник JI.H. и др., 2011)
В специальных исследованиях было показано, что одной усл.ед. размера Ag^IOP соответствует 8±1 активная копия рДНК (Вейко H.H., 2001).
Как любой другой наследственный признак, размер А§ЯОР характеризуется определенной изменчивостью. В частности, мутации (изменения размера) кластера АкРГ могут происходить в результате неравного кроссинговера в мейозе. Получение прямых доказательств существования мейотической рекомбинации, приводящей к изменению количества рДНК в пределах отдельного кластера рДНК, впервые было
предпринято в работе D.Stults с соавторами (2008) при изучении размеров

кластеров рДНК в семьях (два родителя и ребенок). Интактные полноразмерные кластеры рДНК вырезали из тотальной геномной ДНК с помощью рестриктазы EcoRV (Srivastava А.К. et al., 1993; Sakai K. et al., 1995), разделяли по размеру электрофорезом в пульсирующем поле и выявляли гибридизацией с меченым зондом к рДНК. Присутствие в семьях у ребенка полосы, отсутствующей у обоих родителей, расценивалось как результат мейотической хромосомной перестройки, т.е. мутации. В