Эволюция участков связывания бактериальных факторов транскрипции в последовательностях ДНК

• Автор: Котельникова, Екатерина Александровна
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 110 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Словарь.

Методы сравнительной геномики для изучения транскрипции

Выработка бактериоцинов грамположительными бактериями и механизмы

транскрипционной регуляции.

Бактериальные взаимодействия.

Общие сведения о бактериоцинах.

Классификация бактериоцинов

Формирование биологически активных молекул.

Регуляция выработки бактериоцинов

Распознавание сайтов связывания транскрипционного фактора
Наиболее распространенные модели консенсусная и весовых матриц
Другие модели
Древо жизни и эволюция.
Молекулярные часы
Теория отбора, нейтральная и почти нейтральная эволюции
Определение расстояний между геномами и построение деревьев
Эволюция ДНК сайтов связывания транскрипционных факторов.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.
Исходные данные
I Глава. Системы выработки бактериоцинов.
я и Iя Главы. Анализ моделей связывания и эволюции.
Методы и программы, использованные в работе
Поиск ортологов.
Распознавание ДНКсигналов.
Межгеномные расстояния и кластеры ортологичных генов.
Математические методы
Хиквадрат тест на однородность
Дисперсионный анализ V.
Непараметрические критерии.
ГЛАВА 1. ПРЕДСКАЗАНИЕ И АНАЛИЗ ТРАНСКРИПЦИОННОЙ РЕГУЛЯЦИИ
ВЫРАБОТКИ БАКТЕРИОЦИНОВ в
Генетика выработки бактериоцинов.
Генетическая организация бактериоцинных кластеров
Регуляция транскрипции.
Регуляторные элементы системы выработки бактериоцинов класса II
Регуляция транскрипции в системе выработки бактериоцинов i
Кластеризация регуляторных сайтов и регуляторов ответа.
Обсуждение
ГЛАВА II. МОДЕЛИ РАСПОЗНАВАНИЯ ТРАНСКРИПЦИОННЫМ РЕГУЛЯТОРОМ САЙТОВ ДНК.
Анализ существующих моделей связывания.
Альтернативная модель
Обсуждение
ГЛАВА 1Н. ЭВОЛЮЦИОННАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ НЕКОНЕСЕНСУСНЫХ НУКЛЕОТИДОВ В САЙТАХ ДНК.
Влияние регулируемого гена на выбор неконсенсусного нуклеотида сайта
Нейтральная эволюция и эволюционная стабильность неконсенсусных
нуклеотидов.
Сравнение консенсусной и неконсенсусной консервативностей
Обсуждение
ВЫВОДЫ.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Систематически описано устройство всех локусов, содержащих гены регуляторных систем, транспорта, иммунитета, процессинга и посттрансляционной модификации антибактериальных пептидов. Показано, что эволюционное дерево транскрипционных регуляторов ответа соответствует дереву узнаваемых ими сайтов связывания, в соответствии с этим произведена классификация регуляторных систем. Для организма предсказан а новая система выработки бактериоцинов. Проанализированы существующие способы распознавания регуляторных сигналов, показаны условия их применимости. Предложен новый подход к распознаванию регуляторных сигналов. Описан эффект генспецифической эволюции регуляторных сайтов, а именно, сохранения неконсенсусных нуклеотидов в ортологичных сайтах, где выбор нуклеотида обусловлен регулируемым геном. Обсуждены возможные применения сделанного наблюдения для предсказания регуляторных систем в малоизученных организмах. Вс вышесказанное составляет практическую значимость работы и является поводом для экспериментальной проверки. Результаты работы представлялись на международных конференциях 3я конференция iii i , Новосибирск, 1я конференция i i , Москва, Ii vi , , i , Дрезден, i Ii Таллинн, VII Международная Энгельгардтовская конференция по молекулярной биологии I, Суздаль . Объм и структуры диссертации. Диссертация изложена на 6 страницах и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, и трех глав. В каждой главе содержится описание и обсуждения оригинальных результатов. Введение посвящено краткому описанию представленной работы. В главе I обсуждены генетические аспекты выработки антибактериальных пептидов грамположительными бактериями. Произведена классификация изученных регуляторных механизмов, произведено предсказание системы выработки бактериоцинов в i. В главе И анализируются широко используемые для распознавания регуляторных сигналов модели связывания транскрипционного фактора с ДНК, показаны их недостатки и условия применимости. Предложен альтернативный подход для распознавания сигналов. Глава III содержит исследование эволюционных механизмов, действующих на регуляторные участки. Показано давление отбора на неконсенсусные нуклеотиды регуляторных сигналов. Список литературы, приведнный в конце диссертации, включает 8 наименований. Работа содержит 5 рисунков и таблиц. Одним из важнейших процессов, который обеспечивает многообразие функциональных возможностей живых организмов, является регуляция транскрипции. Большое количество геномов, отсеквенированных и аннотированных в последние годы, позволяет эффективно использовать методы компьютерной биологии для предсказания новых и детального изучения уже известных регуляторных систем. Ключевым моментом транскрипционной регуляции является связывание одного или нескольких транскрипционных факторов со специфическими участками молекулы ДНК ДНК сайтами в регуляторных областях гена. Как правило, участки связываения одного и того же транскрипционного фактора имеют схожую структуру, при этом несколько различаясь от одного регулируемого гена к другому. Наряду с тем фактом, что в ходе эволюции близкородственные организмы сохранили многие гены и регуляторные механизмы в малоизмененном виде, это дает возможность предсказывать потенциальные регуляторные сайты в новых геномах, а также исследовать механизмы транскрипционной регуляции в уже известных геномах. В качестве биологической системы, рассмотренной в данной работе с такой точки зрения, была выбрана система выработки бактериоцинов в грамположительных бактериях. Бактериоцины это пептидные молекулы, синтезирующиеся на рибосомах и обладающие антибактериальным действием. Были замечены некоторые закономерности, имеющие место для всех регуляторных механизмов в различных организмах, обеспечивающих выработку бактериоцинов.