Компьютерный анализ конформационных и физико-химических особенностей функциональных сайтов геномной ДНК эукариот

• Автор: Ощепков, Дмитрий Юрьевич
• Шифр специальности: 03.01.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 177 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы

Цели и задачи исследования

Научная новизна

Научная и практическая ценность

Публикации

Структура работы

Благодарности

Вклад автора

Принятые сокращения
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Особенности структурно-функциональной организации геномной ДНК
1.1.1. Общие сведения о структуре двойной спирали ДНК
1.1.2. Конформационные и физико-химические контекстно-зависимые свойства ДНК
1.1.3. Контекстно-зависимые конформационные и физико-химические свойства ДНК как особый тип кода, значимого для функционирования геномов
1.2. Регуляция транскрипции генов эукариот. Транскрипционные факторы и топоизомераза
1.2.1. Структурно-функциональная организация 5'-регуляторных районов,
кон гролирующих транскрипцию генов эукариот
1.2.2. Классификация транскрипционных факторов
1.2.3. Основные типы ДНК-связывающих доменов транскрипционных факторов
1.2.3.1. ДНК-связывающий домен типа спираль-поворот — спираль
1.2.3.2. ДНК-связывающий домен, координированный ионами цинка
1.2.3.3. ДНК-связывающий домен, обогащенный положительно заряженными аминокислотными остатками
1.2.3.4. Домен типа (3-скэффолд
1.2.4. Конформация ДНК в комплексах с транскрипционными факторами
1.2.5. ДНК топоизомераза
1.3. Компьютерные методы распознавания функциональных последовательностей ДНК
1.3.1. Метод консенсуса
1.3.2. Метод весовых матриц
1.3.3. Метод скрытых Марковских цепей и байесовские сети
1.3.4. Метод дискриминантного анализа
1.3.5. Метод конформационных параметров: система B-DNA Video
1.3.6. Метод статистического потенциала
1.3.7. Статистические характеристики, используемые для сравнения точности методов распознавания
1.3.8. Метод филогенетического футпринтинга
Заключение по обзору литературы
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ. КОМПЬЮТЕРНАЯ СИСТЕМА SITECON
2.1. Компьютерная система SITECON: Выявление, визуализация и хранение данных о значимых контекстно-зависимых конформационных и физикохимических особенностях ДНК функциональных сайтов
2.1.1. Метод выявления значимо консервативных конформационных и физикохимических свойств ДНК в позициях выборки функциональных сайтов
2.1.2. Визуализация информации о консервативных конформационных и физикохимических свойствах ДНК функциональных сайтов
2.1.3. База данных выборок нуклеотидных последовательностей сайтов связывания транскрипционных факторов
2.1.4. База знаний значимых конформационных и физико-химических свойств ДНК сайтов
2.2. Компьютерная система SITECON: Метод распознавания потенциальных сайтов связывания транскрипционных факторов по их значимым конформационным и физикохимическим характеристикам
2.2.1. Метод использования данных о значимо консервативных конформационных и физико-химических свойствах сайтов связывания транскрипционных факторов для распознавания потенциальных сайтов
2.2.2. Отбор конформационных и физико-химических свойств, наиболее информативных для распознавания
2.2.3. Расчет ошибок распознавания для определения значимости предсказанных сайтов, расчет стандартных характеристик для определения и сравнения качества распознавания
2.2.4. Сравнение качества распознавания разработанного метода с методом весовых матриц
2.2.5. Интерфейс пользователя Интернет - доступной системы SITECON
Заключение к главе
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ КОНФОРМАЦИОННЫХ И ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ САЙТОВ СВЯЗЫВАНИЯ
ТРАНСКРИПЦИОННЫХ ФАКТОРОВ И САЙТОВ РАЗРЕЗАНИЯ ДНК ТОПОИЗОМЕРАЗОЙ1 ЧЕЛОВЕКА
3.1. Исследование сайтов связывания гетеродимера E2F/DP
3.2. Исследование сайтов связывания SF
3.3. Исследование сайтов связывания двух представителей транскрипционных факторов КЛАССА MADS. Анализ сходства и различия выявленных конформационных особенностей
3.3.1. Исследование сайтов связывания SRF
3.3.2 Исследование сайтов связывания МСМ1
3.4 Исследование консервативных характеристик сайтов расщепления ДНК топоизомеразой 1 человека
3.4.1. Данные о контекстных особенностях сайтов расщепления ДНК топоизомеразой
I человека
3.4.2. Локальные конформационные и физико-химические особенности сайтов расщепления ДНК топоизомеразой I человека
3.4.3. Изгибная жесткость ДНК последовательностей и их связь со структурой и
функциональной активностью фермента
Заключение к главе
ГЛАВА 4. РАСПОЗНАВАНИЕ САЙТОВ СВЯЗЫВАНИЯ ТРАНСКРИПЦИОННЫХ ФАКТОРОВ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ О КОНСЕРВАТИВНЫХ КОНФОРМАЦИОННЫХ И ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВАХ ДВОЙНОЙ СПИРАЛИ ДНК
4.1. Распознавание сайтов связывания гетеро димера E2F/DP

4.2. Распознавание сайтов связывания транскрипционных факторов 8Р-1 и планирование эксперимента по выявлению этих сайтов в промоторах генов млекопитающих
4.2.1. Метод распознавания сайтов связывания 8Р
4.2.2. Выбор порога распознавания сайтов связывания БР
4.2.3. Распознавание сайтов связывания 8Р-1 в промоторных районах генов стероидогенеза
4.2.4. Анализ локализации сайтов связывания 8Р-1 в регуляторных районах генов-ортологов
4.3. Распознавание сайтов связывания транскрипционных факторов 8КЕВР и планирование эксперимента по выявлению этих сайтов в промоторах генов млекопитающих
4.3.1. Метод распознавания сайтов связывания 811ЕВР
4.3.2. Выявление сайтов связывания ЗЙЕВР в промоторных районах генов липидного метаболизма
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
Список цитируемой литературы

ОСНОВНОЙ
район
"лейциновая
застежка”
Рисунок 1.7. Структура комплекса ТФ CREB с ДНК. CREB формирует в ДНК-белковом комплексе ДСД типа «лейциновой застежки». С-концевые участки каждого из двух мономеров белков (справа), которые содержат положительно заряженный “основной” район, формируют контакты через большую бороздку ДНК. N концевые домены (слева) формируют “скрученную спираль” (coiled coil) из двух а-спиралей и обеспечивает димеризацию двух мономеров белков.
Рисунок построен автором диссертации с помощью программы WebLabViewer по координатам структуры 1DH3 (Schumacher и др.,2000) из базы данных PDB.
Факторы с ДНК-связывающими доменами типа «лейциновая застежка» (bZIP) (рис. 1.7) являются весьма распространенным и до сих пор включают в себя множество вариантов, еще не описанных подробно в литературе (Jakoby et al., 2002). Факторы, относящиеся к классу bZIP, активируются, как правило, в ответ на индукцию определенными сигналами. Это ТФ семейств АР-1, CREB (Рис. 1.7; Schumacher et al., 2000), С/EBP (Miller et al., 2003), GCN4 (Ellenberger et al., 1992), G-бокс-связывающие факторы растений и др.