Динамика структурной организации хромосом в профазе I мейоза у мыши и человека

• Автор: Спангенберг, Виктор Евгеньевич
• Шифр специальности: 03.02.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 100 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

1. ВВЕДЕНИЕ

2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

2.1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

2.1.1. Мейоз и особенности строения мейотнческой хромосомы. Синаптонемный

комплекс

2.1.2. Модели структурной организации синаптонемного комплекса

2.1.3. Белки осевых элементов мейотических хромосом и СК млекопитающих

2.1.4. Исследование структуры уникальных фрагментов ДНК в ядрах

интерфазных и мейотических клеток
2.1.5. Экспрессия генов на разных стадиях мейоза млекопитающих
2.1.6. ДНК, ассоциированная с СК (СКАРДНК)
2.1.7. Повторяющиеся последовательности ДНК и структурно-функциональная
организация хромосомы
2.1.8. Распределение повторяющихся последовательностей ДНК в структуре
ингерфазной, метафазной и мейотнческой хромосом
2.1.9. Мейотическая рекомбинация, горячие и холодные точки рекомбинации
2.2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.2.1. Объекты исследования.
2.2.2. Приготовление тотальных препаратов синантонемных комплексов из
спсрматоцитов человека н мыши
2.2.3. Препараты метафазных митотических хромосом
2.2.4. Иммуноцнтохимическое окрашивание белков синантонемиого комплекса
2.2.5. Флуоресцентная гибридизация in situ (FISH) с ДНК зондами к уникальным и
повторяющимся последовательностям ДНК
2.2.6. ДНК-зонды, использованные в работе
2.2.7. Методы компьютерного анализа
2.3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
2.3.1. FISH на препаратах распластанных ядер сперматоцитов I порядка с ДНК
зондами длиной 160 т.п.н. и 90 т.н.н. к хромосоме 17 человека
2.3.2. FISII на препаратах распластанных ядер сперматоцитов I порядка с
протяженным ДНК-зондом длиной 480 т.п.н. к хромосоме 1 человека
2.3.3. FISH на препаратах распластанных ядер сперматоцитов I порядка с ДНК-
зондами к повторяющимся последовательностям человека
2.3.4. Компьютерный анализ взаиморасположения горячих и холодных точек
рекомбинации п геноме человека
3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
СК - синаптонемный комплекс ОЭ - осевые элементы хромосом
ЛЭ - латеральные элементы синаптонемного комплекса
ЦЭ - центральное пространство синаптонемного комплекса
ЦЭ - центральный элемент синаптонемного комплекса
ПФ - поперечные филаменты синаптонемного комплекса
МР - мейотическая рекомбинация
FTP - горячая точка рекомбинации
ХТР - холодная точка рекомбинации
ФВК - фосфорно-вольфрамовая кислота
П.и. - пара нуклеотидов
Т.п.н. - тысяча пар нуклеотидов
М.п.н. - миллион пар нуклеотидов
FISH — (fluorescence in situ hybridization) - флуоресцентная in situ гибридизация ПП - повторяющиеся последовательности (нуклеотидов)
ВПП - высокоповторяющиеся последовательности (нуклеотидов)
ДНК СК - ДНК, ассоциированная с синаптонемным комплексом SARs - (scaffold associated regions) - основания петлевых доменов -участки хромосом, ассоциированные со скэффолдом интерфазных и митотических хромосом
MARs - (matrix associated regions) - основания петлевых доменов - участки хромосом, ассоциированные с ядерным матриксом интерфазных и митотических хромосом

ВВЕДЕНИЕ
Профаза I - ключевая и самая длительная стадия мейоза, во время которой происходит кроссинговер и закладываются условия для редукции числа хромосом. Структурная организация хромосом во время профазы I мейоза имеет решающее значение для реализации этих процессов. Молекулярная и ультраструктурная организация, а также поведение хромосом во время мейоза существенно отличаются от структуры и поведения хромосом в профазе соматического митоза.
В профазе I в составе хромосом у млекопитающих появляются новые белки-когезины - REC8, SMClp, STAG3. Когезиновый комплекс, скрепляющий сестринские хроматиды, служит каркасом, к которому присоединяются новообразованные (и специфичные для профазы I мейоза) белки SYCP2 и SYCP3 млекопитающих. Эти белки формируют специфичные для мейоза белковые оси хромосом. Наконец, во время стадий зиготены и пахитены из этих и других белков формируются синаптонемные комплексы (СК) - белковые структуры, которые попарно соединяют гомологичные хромосомы и служат для выравнивания хромосом и обеспечения кроссинговера. Во время стадии диплотены СК, выполнив свою функцию, разрушаются. Параллельно с этими событиями на протяжении стадий от лептотены до конца диплотены хроматин оказывается организованным в виде латеральных петель, крепящихся к осевым элементам хромосом, а затем - к латеральным элементам СК. Во время профазы I наблюдается транскрипция хроматина, которая идет на латеральных петлях. Такая петельно-осевая структура хромосом наиболее отчётливо выражена во время стадии пахитены, однако сами латеральные петли морфологически лучше всего выражены во время стадии диплотены.
На фоне этой отчётливой картины организации и функционирования хромосом в профазе I мейоза существуют важные нерешенные вопросы.

предсказаний по содержанию GC (Medstrand et al., 2002). Наблюдается и более сильная связь: показано, что частота встречаемости И/п-повторов в генах приматов зависит от их функциональной принадлежности. Эти ПП чаще встречаются в генах, которые участвуют в метаболизме, транспорте или в сигнальных процессах. Напротив, их значительно меньше в генах, кодирующих компоненты информационных систем, а также структурные белки (Grover et al., 2003; Dagan et. al., 2004). Эта особенность распределения A/w-повторов не зависит от плотности их распределения во фланкирующих ген участках и не зависит от GC-состава гена. Авторы предполагают, что Д/и-элементы могут быть причастны к механизмам регуляции работы генов (Grover et al., 2003).
Повторяющиеся последовательности ДНК и ДНК-белковые взаимодействия.
Данные о конкретных молекулярных механизмах реализации связи структурнофункциональной организации хромосомы и ПП немногочисленны, но, тем не менее, они имеются. Структурные белки хромосом (SMC) взаимодействуют с ДНК хромосомы, принимая участие как в конденсации, так и в когезии сестринских хроматид. Группой германских ученых (Akhmedov et al., 1999) была продемонстрирована способность доменов С-конца белков SMC1 и SMC2 S. cerevisiae связывать ДНК АТФ-независимым образом. Были установлены три уровня специфичности связывания ДНК:
1) более чем 100-кратное предпочтение двунитевой ДНК перед одноцепочечной ДНК;
2) более высокое сродство (в 20 раз) к фрагментам ДНК, способным формировать вторичную структуру, и к синтетическим крестообразным молекулам ДНК по сравнению с линейной ДНК;
3) существенное предпочтение АТ-богатых фрагментов ДНК определенных типов. К последним относятся фрагменты SAR ДНК и синтетические последовательности poly(dA-dT)-poly(dT-dA) в отличие от целого ряда других синтетических последовательностей (Akhmedov et al., 1999).
Нужно заметить, что А /«-последовательности содержат палиндромы (Sinnett et al., 1991) и, вероятно, способны формировать крестообразную конфигурацию