Роль сверхспирализации ДНК в экспрессии стресс-индуцируемых генов у цианобактерии Synechocystis sp. PCC 6803

• Автор: Синетова, Мария Андреевна
• Шифр специальности: 03.01.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 164 с. : ил.

Введение
Цель работы

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Регуляция сверхспирализации ДНК

1.1.1. Параметры, описывающие состояние ДНК

1.1.2. Топоизомеразы

1.1.3. ДНК-гираза

1.1.4. Регуляция топологии ДНК у мезофильных бактерий

1.1.5. ДНК-связывающие белки

1.2. Участие сверхспирализации ДНК в регуляции экспрессии генов

1.3. Влияние факторов окружающей среды па топологию ДНК

1.3.1. Клеточная энергетика и действие ДНК-гиразы
1.3.2. Влияние солевого стресса на уровень сверхспирализации
1.3.3. Влияние холодового стресса на уровень сверхспирализации
1.3.4. Влияние теплового стресса на уровень сверхспирализации
1.4. Регуляция ответов клеток Вупесйосувйв на абиотические стрессы
1.4.1. Солевой стресс
1.4.2. Холодовой стресс
1.4.3. Тепловой стресс
Глава 2. Объекты и Методы исследований
2.1. Штаммы цианобактерий
2.2. Условия культивирования
2.3. Экспериментальные условия
2.4. Измерение ростовых характеристик
2.5. Выделение плазмидной ДНК из клеток ^у/гесЛосухПх
2.6. Разделение форм плазмидной ДНК и Саузерн-блот гибридизация
2.7. Выделение РНК
2.8. Анализ экспрессии генов с помощью ДНК-микрочипов
2.9. Кластерный анализ экспрессии генов
2.10. Нозерн-блот гибридизация
Глава 3. Результаты
3.1. Ростовые характеристики
3.2. Изменение сверхспирализации плазмидной ДНК в клетках БупесбосувНв под воздействием стрессовых условий в присутствии и отсутствии иовобиоцина
3.3. Действие новобиоцина на экспрессию генов в нормальных условиях роста
3.4. Действие новобиоцина на стресс-индуцируемую экспрессию генов
3.4.1. Действие новобиоцина на экспрессию генов, индуцируемых солевым стрессом
3.4.2. Действие новобиоцина на экспрессию генов, индуцируемых Холодовым стрессом
3.4.3. Действие новобиоцина на экспрессию генов, индуцируемых тепловым стрессом..
3.4.4. Действие новобиоцина на экспрессию стресс-индуцируемых генов у штамма ЫВГ“
3.5. Кластерный анализ экспрессии генов БупескосувИв в нормальных условиях, в условиях солевого, холодового и теплового стрессов без новобиоцина и в его присутствии
Глава 4. Обсуждение результатов
4.1. Нормальные условия
4.2. Солевой стресс
4.3. Холодовой стресс
4.4. Тепловой стресс
4.5. Кластерный анализ
4.6 Влияние изменений сверхспирализации ДНК на функционирование систем восприятия и передачи стрессовых сигналов
Заключение
Выводы
Литература
Приложения
Приложение 1. Действие новобиоцина на экспрессию генов, индуцируемых солевым стрессом
Приложение 2. Действие новобиоцина на экспрессию генов, индуцируемых Холодовым стрессом
Приложение 3. Действие новобиоцина на экспрессию генов, индуцируемых тепловым стрессом
Приложение 4. Результаты кластерного анализа

Увеличивается экспрессия гена ctpA и его гомолога ргс. Белок CtpA отщепляет С-концевую область у предшественника белка D1, что необходимо для образования зрелого белка. Предполагается, что солевой стресс ингибирует цикл обновления белка D1 не только на уровне его транскрипции и трансляции, но и на уровне дегарадации фотоповрежденного белка и процессинга предшественника D1. Увеличенная экспрессия генов ftsH, ргс, ctpA может компенсировать это ингибирование через усиленный синтез FtsH, Ргс, CtpA (Kanesaki et al., 2002).
Влияние солевого стресса на клеточные мембраны и оболочку
С помощью методов генетической инженерии были получены мутанты Synechococcus sp. РСС 7942 с увеличенной ненасыщенностью жирных кислот мембранных липидов (с двумя ненасыщенными связями вместо одной) и мутанты Synechocystis с более насыщенным жирными кислотами мембранных липидов (с одной ненасыщенной связью вместо двух или трех). В обоих случаях варианты с более ненасыщенными жирными кислотами оказались более устойчивыми к солевому стрессу. Предполагается, что уровень ненасыщенности жирных кислот важен для функционирования фотосинтетического аппарата и Na+/H+ антипортерной системы в условиях солевого стресса (Allakhverdiev et al., 1999). Тем не менее показано, что у Synechocystis солевой стресс в первые 30 мин ингибирует экспрессию генов десатураз (dcsB, desC, desD) и гена аср, кодирующего ацил-переносящий белок, необходимый при биосинтезе жирных кислот и липидов (Kanesaki et al., 2002). Продукты всех этих генов важны для поддержания структуры и функции биологических мембран (Los and Murata, 1999). Солевой стресс ингибирует также экспрессию гена gspD (slrl277), продукт которого участвует в секреции белков и, возможно, локализован в наружной мембране клеток (Kanesaki et al., 2002). Предполагается, что наружная и внутренняя мембраны являются мишенями солевого стресса (Kanesaki et al., 2002).