Анализ структуры хроматина и молекулярных комплексов, регулирующих транскрипцию, и распознавание функциональных элементов генома методами системной биологии

• Автор: Белостоцкий, Александр Александрович
• Шифр специальности: 03.01.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 150 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИЗУЧЕНИЯ ТРАНСКРИПЦИИ
1.1. ТРАНСКРИПЦИЯ КАК УРОВЕНЬ РЕГУЛЯЦИИ
1.2 РЕГУЛЯТОРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ГЕНОМА И ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ НИМИ
1.3 РЕГУЛЯТОРЫ ТРАНСКРИПЦИИ
1.4 ИЗУЧЕНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ ТРАНСКРИПЦИИ И ИХ КОМПЛЕКСОВ
1.5 ИЗУЧЕНИЕ САЙТОВ СВЯЗЫВАНИЯ ФАКТОРОВ ТРАНСКРИПЦИИ
1.6 ИЗУЧЕНИЕ БЕЛОК-БЕЛКОВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В КОМПЛЕКСАХ РЕГУЛЯТОРОВ ТРАНСКРИПЦИИ
Глава 2. ОБЪЕКТЫ И ВЫБРАННЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
2.2 АЛГОРИТМЫ ПОИСКА РЕГУЛЯТОРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ГЕНОМА
2.3 БАЗЫ ДАННЫХ БЕЛОК-БЕЛКОВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
2.4 МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СТАТУСА ЛОКУСА ГЕНОМА
Глава 3. РАЗРАБОТКА ПОДХОДОВ К АНАЛИЗУ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ОТНОШЕНИЙ В ТРАНСКРИПЦИОННЫХ КОМПЛЕКСАХ
3.1 БАЗОВЫЙ АЛГОРИТМ ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ РЕГУЛЯТОРНЫХ МОДУЛЕЙ ГЕНОМА
3.2 МОДИФИКАЦИЯ АЛГОРИТМА ДЛЯ ЗАДАЧ АНАЛИЗА РЕГУЛЯЦИИ ГЕНОВ В КОНТЕКСТЕ РЕГУЛЯТОРНЫХ СЕТЕЙ
3.3 МОДИФИКАЦИЯ АЛГОРИТМА ДЛЯ ЗАДАЧ АНАЛИЗА КОРЕГУЛЯЦИИ ГЕНОВ
Глава 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДА УЧЕТА БЕЛОК-БЕЛКОВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В ЗАДАЧАХ АНАЛИЗА РЕГУЛЯТОРНЫХ МОДУЛЕЙ ГЕНОМА И СТРУКТУРЫ ХРОМАТИНА
4.1 УЧЕТ БЕЛОК-БЕЛКОВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В ОПРЕДЕЛЕНИИ СТРУКТУРЫ ТРАСНСКРИПЦИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ
4.2 ПРИМЕНЕНИЕ ПОДХОДА С УЧЕТОМ БЕЛОК-БЕЛКОВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ К ИНСУЛЯТОРАМ И УЧАСТКАМ СВЯЗЫВАНИЯ С ЯДЕРНЫМ БЕЛКОВЫМ МАТРИКС ОМ
4.3 МЕТОД И АЛГОРИТМ АПРИОРНОГО УЧЕТА БЕЛОК-БЕЛКОВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В ЗАДАЧАХ РАСПОЗНАВАНИЯ РЕГУЛЯТОРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ГЕНОМА

Глава 5. ПРИМЕНЕНИЕ И РАЗВИТИЕ МЕТОДА УЧЕТА СВЯЗЫВАНИЯ СУБЪЕДИНИЦ БЕЛКОВЫХ КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ СТРУКТУРЫ БЕЛКОВЫХ КОМПЛЕКСОВ И ОСОБЕННОСТЕЙ ИХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
5.1 СМЫСЛ И ЗНАЧЕНИЕ МЕТОДА СШР-БЕЦ
5.2 ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ДАННЫЕ И ИНСТРУМЕНТЫ
5.3 КОНКРЕТИЗАЦИЯ НАЧАЛЬНЫХ ДАННЫХ
5.4 ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ О СТРУКТУРЕ И ОСОБЕННОСТЯХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТРАНСКРИПЦИОННОГО КОМПЛЕКСА ИСХОДЯ ИЗ АНАЛИЗА ВНЕПИКОВОГО СИГНАЛА СШР-БЕСЗ
Глава 6. СВЯЗЬ СЕТЕЙ ББВ С РЕГУЛЯТОРНЫМИ СЕТЯМИ
6.1 ГИПОТЕЗА О СТРУКТУРЕ РЕГУЛЯТОРНЫХ СЕТЕЙ
6.2 ГИПОТЕЗА О РЕЖИМЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ РЕГУЛЯТОРНЫХ СЕТЕЙ
6.3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЙ ГИПОТЕЗЫ
6.4 РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗА СЕТЕЙ ББВ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ГИПОТЕЗЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
ВВЕДЕНИЕ
Анализ и распознавание регуляторных элементов ДНК, как кодирующих, так и некодирующих, представляет собой одну из основных задач вычислительной молекулярной биологии и биоинформатики. Эта область находится на стыке экспериментальной молекулярной биологии, прикладной математики и информатики. Данные о регуляторных элементах генома поставляет эксперимент, а анализ и распознавание не изученных экспериментально регуляторных участков производится с помощью специальных алгоритмов.
В настоящее время имеется крайне обширный срез методов, идентифицирующих определенные участки ДНК как регуляторные. Прежде всего это прямые методы определения участков и сайтов связывания факторов транскрипции, такие как EMSA, in vitro footprinting, in vivo footprinting, SELEX, méthylation interference assay, ChIP, ChlP-chip, ChlP-seq seq (Orchard K, 1993, Galas DJ, 1978, Tsai SF, 1991, Iguchi-Ariga SM & Schaffner W., 1989; Buck MJ, Lieb JD., 2004; Mardis ER., 2007).
Еще до появления полногеномных методов определения участков связывания белков на ДНК были сформулированы эмпирические правила того, где расположены участки связывания факторов транскрипции, какие последовательности связываются предпочтительно фактором транскрипции и как такие участки позиционированы друг относительно друга. На основании анализа результатов этих методов были построены модели мотивов, объектов, содержащих количественную информацию о наборе сайтов связывания, а именно учитывающих частоту встречаемости каждого нуклеотида в каждом положении сайта. Также выводили консенсус, то есть попросту усредненный сайт связывания для определенного фактора транскрипции или группы таких факторов. На основании такой информации производился поиск сайта связывания в геноме. При этом ставились задачи как найти уже известный сайт так и найти новые, ранее неизвестные сайты.

происходит взаимодействия и длину аптамера, при которой происходит взаимодействие, считать показателем величины комплекса. Разработка такого метода было бы интересной задачей.
В настоящее время задачи определения непосредственного взаимодействия между разными белками решаются с помощью методов получения информации об атомарной структуре молекулярных комплексов. С помощью рентгенструктурного анализа или ЯМР удается распознать непосредственность взаимодействия. Такие методы считаются вполне эффективными. Сейчас имеется масса разных структур молекулярных комплексов, в том числе связанных с транскрипцией.
На эффективность определения ББВ в любом случае влияют и специфичность антител, в том числе и специфичность их к разным изоформам белка, и структура комплексов, при которой некоторые белки могут быть экранированы от взаимодействия с антителом. Можно также предположить, что в структуре комплексов создаются и условия распознавания антителом некоторого участка структуры как эпитопа. В таком случае возникает фактически проблема «псевдоэпитопа». Однако такое положение дел крайне маловероятно. Наиболее вероятным и, стало быть, наиболее частым, должно быть экранирование эпитопа, что затрудняет взаимодействие с антителом. При этом надо учитывать и динамику комплексов, при которой отдельные эпитопы могут находиться в экранированном положении в один момент времени и в экспонированном положении в другой момент времени.