Механизмы взаимодействия энхансеров и промоторов

• Автор: Георгиева, София Георгиевна
• Шифр специальности: 03.00.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 57 с. : ил.; 20х14 см

ВВЕДЕНИЕ
Контроль транскрипции у высших эукариотических организмов осуществляется в основном благодаря взаимодействию между собою цисрегуляторных элементов, энхансеров или сайленсеров и промоторов. С. промоторами связываются базовые факторы транскрипции, а с энхансерами и сайленсерамя активирующие или ингибирующие белковые факторы, соответственно. Взаимодействие белков, находящихся на промоторах и энхансерах или сайленсерах определяет в значительной мере уровень экспрессии гена. Другим важнейшим фактором, определяющим уровень экспрессии гена является состояние хроматина, прежде всего, уровень ацетилирования гистонов нуклеосом, на который часто влияют факторы, связанные с цисэлементами, а также специальные группы белков Ро1усошЬ, Гп Логах и др., влияющие на конденсацию или деконденсащио хроматина.
Энхансеры для краткости сайленсерьт не будут далее упоминаться могут находиться в разных местах относительно гена, и на разных расстояниях от последнего. Иногда эти расстояния достигают 0 тпн и более. При взаимодействии энхансера и промотора происходит выпетливание ДНК, расположенной У НИми. Бывают ситуации, когда промотор находится ближе к энхансеру чужого гена, чем к своему собственному. Таким образом, взаимодействие энхансера и промотора основано на наличии дальних взаимодействий в геноме на расстоянии вплоть до сотен тпн. или сотых долей мм. при расчете на длину ДНК.
Возникает два важных вопроса. Первый вопрос, как энхансер находит свой промотор и избегает взаимодействия с чужим промотором Можно предположить, что гены разделены специальными потяничными элементами,
фичность

КНИГА И М Г Е Т

ХШСХОДИ
взаимодействия в геноме Некоторые данные поддерживали вторую гипотезу. Так хорошо известный белок , продукт гена , может связываться с промоторной и энхансерной зоной некоторых генов и образовывать мультимерные комплексы за счет белокбелковых взаимодействий. Георгисвым П. генетическими методами были открыты три гена, еу1, еу2 и еу3, работающие в кооперации с геном в регуляции экспрессии ряда генов i . Они являются кандидатами на роль организаторов энхапсерпромоториых взаимодействий.
Настоящая работа посвящена исследованию этих вопросов. Естественно, мы не претендовали на полный ответ на вопросы, над которыми работает много лабораторий мира. Нашей задачей было получить некоторые новые системы и исследовать новые гены, что дало бы дополнительную информацию по данным проблемам.
Одна из генетических систем состояла в переносе энхансера из своего локуса в регуляторную зону соседнего. Оказалось, что при этом он сохранял специфичность своего действия, т.е. основную роль в правильном узнавании для данного конкретного случая играла специфичность взаимодействия белков. Другая система состяла в изучении перестроек в геноме дрозофилы, вызванных дупликациями геномных последовательностей между мобильными Р элементами. Полученные на ней данные подтвердили выше приведенный вывод для целого ряда энхансеров, но также показали, что он не являегся универсальным. Кроме того, оказалось, что ннсуляторы не всегда действуют как пограничные элементы. Они могут подавлять экспрессию генов, находясь от них на больших расстояниях и не разделяя при этом знхансер и промотор. Побочным результатом работы явилось выяснение механизма образования химерных мобильных элементов в геноме дрозофилы, которые отвечают за возникновение супернестабильных мутаций.
Одним из кандтдатов на роль факторов, помогающих энхансерпромогорным взаимодействиям являются белки, называемые Xii i i . В настоящее время описана целая серия этих белков, и некоторые из них помогают транскрипции, активируемой определенными
энхансерами. Они могут проявлять и промоторную специфичность. Обычно ТАР белки эволюционно консервативны. Для одного из белков человека, , не было обнаружено гомологов у дрозофилы. Мы, однако, нашли у дрозофилы целых два гомолога этого 6 и . По данным гибридизации i i эти два белка имеют разную хромосомную локализацию, т.е. участвуют в транскрипции разных генов. Это указывает на их специфичность в отношении разных генов, их промоторов иили энхансеров.
Наконец, мы проклонировали ген еу2 дрозофилы а также мыши и человека, участвующий по данным генетических экспериментов в организации дальних взаимодействий. Оказалось, что этот ген кодирует новый эволюционно консервативный белок, участвующий в организации транскрипции. Интересно, что он структурно и функционально взаимодействует еще с одним белком, . Таким образом, в настоящей работе выявлен ряд новых белков, помогающих организации дальних взаимодействий в хромосомах дрозофилы.
Актуальность


Бывают ситуации, когда промотор находится ближе к энхансеру чужого гена, чем к своему собственному. Таким образом, взаимодействие энхансера и промотора основано на наличии дальних взаимодействий в геноме на расстоянии вплоть до сотен тпн. ДНК. Возникает два важных вопроса. ХШСХОДИ
взаимодействия в геноме Некоторые данные поддерживали вторую гипотезу. Так хорошо известный белок , продукт гена , может связываться с промоторной и энхансерной зоной некоторых генов и образовывать мультимерные комплексы за счет белокбелковых взаимодействий. Георгисвым П. Они являются кандидатами на роль организаторов энхапсерпромоториых взаимодействий. Настоящая работа посвящена исследованию этих вопросов. Естественно, мы не претендовали на полный ответ на вопросы, над которыми работает много лабораторий мира. Нашей задачей было получить некоторые новые системы и исследовать новые гены, что дало бы дополнительную информацию по данным проблемам. Одна из генетических систем состояла в переносе энхансера из своего локуса в регуляторную зону соседнего. Оказалось, что при этом он сохранял специфичность своего действия, т. Другая система состяла в изучении перестроек в геноме дрозофилы, вызванных дупликациями геномных последовательностей между мобильными Р элементами. Полученные на ней данные подтвердили выше приведенный вывод для целого ряда энхансеров, но также показали, что он не являегся универсальным. Кроме того, оказалось, что ннсуляторы не всегда действуют как пограничные элементы. Они могут подавлять экспрессию генов, находясь от них на больших расстояниях и не разделяя при этом знхансер и промотор. Побочным результатом работы явилось выяснение механизма образования химерных мобильных элементов в геноме дрозофилы, которые отвечают за возникновение супернестабильных мутаций. Одним из кандтдатов на роль факторов, помогающих энхансерпромогорным взаимодействиям являются белки, называемые Xii i i . Они могут проявлять и промоторную специфичность. Обычно ТАР белки эволюционно консервативны. Для одного из белков человека, , не было обнаружено гомологов у дрозофилы. Мы, однако, нашли у дрозофилы целых два гомолога этого 6 и . По данным гибридизации i i эти два белка имеют разную хромосомную локализацию, т. Это указывает на их специфичность в отношении разных генов, их промоторов иили энхансеров. Наконец, мы проклонировали ген еу2 дрозофилы а также мыши и человека, участвующий по данным генетических экспериментов в организации дальних взаимодействий. Оказалось, что этот ген кодирует новый эволюционно консервативный белок, участвующий в организации транскрипции. Интересно, что он структурно и функционально взаимодействует еще с одним белком, . Таким образом, в настоящей работе выявлен ряд новых белков, помогающих организации дальних взаимодействий в хромосомах дрозофилы. Актуальность проблемы. Регуляция транскрипция у эукариотических организмов является одной из центральных проблем молекулярной генетики, поскольку она играет ключевую роль в таких процессах, как рост, развитие и дифферешшровка, и также в их нарушениях при раковых и других заболеваниях. Хотя многие аспекты проблемы подробно изучены, остается много открытых вопросов. Среди них вопросы о том, каким образом осуществляются дальние взаимодействия между энхансерами и промоторами, играющие ключевую роль в контроле транскрипции. Научная новизна и практическая ценность Все научные результаты, полученные в работе, являются оригинальными. ТАР белка дрозофилы и охарактеризованы их продукты. Эти результаты имеют не только теоретическое, по также, возможно, и практическое значение, так как многие факторы, участвующие в регуляции транскрипции, влияют на превращение нормальной клетки в раковую и некоторые из них являются онкогенами или генамисупрессорами опухолей. Кроме того, понимание контроля транскрипции важно для работ по созданию трансгенных животных. Апробация работы. Материалы диссертации были доложены на следующих симпозиумах и конференциях i . Симпозиум i , Симпозиум i i Москва . Публикации. По теме диссертации опубликовано статей и 4 тезисов.