Структурное разнообразие и эволюция non-LTR-ретротранспозонов суперсемейства Li из геномов растений

• Автор: Смышляев, Георгий Андреевич
• Шифр специальности: 03.02.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 104 с. : ил.

Оглавление:
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Мобильные элементы
1.2. Non-LTR-ретротранспозоны
1.2.1. Структура non-LTR-ретротранспозонов
1.2.2. Механизм перемещения non-LTR-ретротранспозонов
1.2.3. Взаимодействие non-LTR-ретротранспозонов и организма хозяина
1.2.4. Регуляция с использованием малых РНК
1.2.5. Внутриклеточная защита с использование белков семейства АРОВЕС..
1.2.6. Особенности регуляции МЭ в геномах растений
1.2.7. Эволюция и классификация non-LTR-ретротранспозонов на основе домена обратной транскриптазы
1.2.8. Эволюция non-LTR-ретротранспозонов на основе рибонуклеазы Н
1.2.9. Модульная эволюция non-LTR-ретротранспозонов
1.2.10. Горизонтальный перенос non-LTR-ретротранспозонов
1.2.11. Эволюция и разнообразие non-LTR-ретротранспозонов растений
Глава 2. Материалы и методы
2.1. Биоинформатический анализ распространения и эволюции Z,/-non-LTR-ретротранспозонов в геномах растений
2.1.1. Поиск и филогенетический анализ /J-non-LTR-ретротранспозонов в геномах растений
2.1.2. Идентификация структурных характеристик /./-non-LTR-ретротранспозонов растений
2.1.3. Сравнительный анализ домена рибонуклеазы H L/-non-LTR-ретротранспозонов
2.2. Экспериментальные исследования
2.2.1. Конструирование плазмид и очистка белка
2.2.2. Исследование активности рекомбинантной рибонуклеазы Н
Глава 3. Результаты

I 111 I II I ■!■ SHI

3.1. АЖР-элементы специфичны для несеменных растений
3.2. ftVR-элементы специфичны для двудольных растений и содержат уникальный RRM-домен
3.3. PC/R-элементы специфичны для двудольных растений и содержат PUR-домен
3.4. Сш4-элементы специфичны для геномов однодольных растений
3.5. Та1 /-элементы присутствуют в геномах как однодольных, так и двудольных растений и содержат домен рибонуклеазы Н
3.6. Домен рибонуклеазы Н 7п//-ретротанспозонов растений
3.7. Активность домена рибонуклеазы Н 7а//-ретротранспозонов in vitro
Глава 4. Обсуждение. Модульная эволюция/./-non-LTR-ретротранспозонов
растений
Заключение
Список используемой литературы
Список сокращений
МЭ - мобильные элементы
ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота РНК - рибонуклеиновая кислота кДНК - комплементарная ДНК п.н. - пар нуклеотидов
LTR длинный концевой повтор (Long Terminal Repeat)
RT - обратная транскриптаза (Reverse Transcriptase)
ORF - открытая рамка считывания (Open Reading Frame)
REL-endo - эндонуклеаза рестрикционного типа (Restriction Enzyme-Like endonuclease)
APE - апуриновая/апиримидиновая эндонуклеаза (APurinic/apyrimidinic Endonuclease)
ORFNp - белок кодируемый рамкой считывания N (Open Reading Frame N encoded protein)
RNH - рибонуклеаза H (RiboNuclease H)
RNP - рибонуюіеопротеиновая частица (RiboNucleoprotein Particle)
RRM домен узнавания PFQC (RNA Recognition Motif)
UTR - нетранслируемый регион (UnTranslated Region) мРНК - матричная PFDK
polyA - полидезоксиаденозиновая последовательность
TPRT - РНК-опосредованной интеграцией (Target Primed Reverse Transcription) ГП — горизонтальный перенос
N-RRM - N-концевой RRM ретротранспозонов из группы BNR PUR - пурин-богатый (PUrine Rich) домен

APE non-LTR-ретротранспозоны
В дальнейшем, в процессе эволюции non-LTR-ретротранспозонов, REL-endo была замещена другой эндонуклеазой, которая, как считается, была приобретена из генома “хозяина” и родственна апурин/апиримидин ДНК-эндонуклеазе (АРЕ) (Malik et al., 1999). За исключением RTE- и /лАхгщ-элементов, все другие филогенетические группы, обладающие доменом АРЕ, содержат ORF1 (Рис. 5). Подавляющее большинство АРЕ ретроэлементов не являются сайт-специфичными, а значит потенциально имеют больше возможностей для распространения в геноме хозяина. Тем не менее, исследования большого числа АРЕ-содержащих non-LTR-ретротранспозонов показало, что, даже не имея такой строгой сайт-специфичности, как элементы с REL-endo, эти элементы интегрируются в геном по определенным сайтам, которые, по-видимому, позволяют внедрившимся элементам избегать давления отбора (Zingler et al., 2005).
Среди АРЕ-ретротранспозонов выделяют семнадцать филогенетических групп, одна из которых (Dualen) занимает промежуточное положение между REL-endo- и APE-non-LTR-ретротранспозонами (Рис. 5).
Dualen
Одним из самых необычных суперсемейств non-LTR-ретротранспозонов являются элементы группы Dualen, обнаруженные в геноме зеленой водоросли Chlamydomonas reinhardtii. Оказалось, что кроме домена RT, эти элементы содержат как АРЕ так и REL-endo, а также домен протеазы (Kojima, Fujiwara, 2005). Значение присутствия сразу двух различных доменов эндонуклеаз, так же как и значение домена протеазы, остается неясным. Кроме того, элементы Dualen являются первыми элементами, которые приобрели домен RNH.

Филогенетически суперсемейство L1 является наиболее древним из АРЕ-ретротранспозонов. Некоторые элементы этого кластера строго сайт-специфичны (7x1 из генома лягушки Xenopus laevis, Zepp из генома зеленой водоросли Chlorella vulgaris) (Fligashiyama et al., 1997; Kojima, Fujiwara, 2004), но у большинства элементов этого суперсемейства нет ограничений на место встраивания в геном.
/.7-элементы получили очень широкое распространение в геномах эукариот. К ним относятся практически все элементы человека и других млекопитающих.