Компьютерный анализ контекстной организации регуляторных и кодирующих районов генов эукариот на основе олигонуклеотидных мотивов

• Автор: Вишневский, Олег Владимирович
• Шифр специальности: 03.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 154 с. : ил.

Введение.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Регуляторные последовательности, контролирующие экспрессию генов эукариот, транскрибируемых РНК полимеразой II.
1.1.1. Классы ДНК последовательностей, управляющие транскрипцией РНК полимеразой II.

1.1.2. острова в промоторах эукариот.

1.1.3. Организация хроматина влияет на функционирование промоторов генов, транскрибируемых РНК полимеразой II.
1.1.4. Перестройка структуры хроматина в районе промотора необходимая для эффективной инициации транскрипции.

1.1.5. Формирование преинициационного комплекса.

1.1.5.1. Распознавание промотора фактором II.

1.1.5.2. ТВРассоциированные белки.

1.1.5.3. Структура II подобна гистоновому октамеру.

1.1.5.4. Распознавание II комплекса IIпромотор.
1.1.5.5. Роль II в формировании преинициационного комплекса.
1.1.5.6. Роль II в инициации транскрипции.
1.1.5.7. II и II завершают формирование преинициационного комплекса.
1.1.6. Инициация синтеза премРНК.
1.2. Механизмы регуляции трансляции.
1.3. Компьютерные методы выявления сайтов связывания транскрипционных факторов.
1.3.1. Компьютерные методы выявления сайтов связывания транскрипционных факторов в выравненных последовательностях.
1.3.2. Компьютерные методы выявления сайтов связывания транскрипционных факторов в невыравненных нуклеотидных последовательностях.
1.3.3. Методы выявления сайтов связывания транскрипционных факторов на основе локального множественного выравнивания регуляторных последовательностей.
1.4. Компьютерные методы распознавания и анализа промоторов в протяженных геномных последовательностях.
1.4.1. Распознавание промоторов на основе информации о потенциальных сайтах связывания транскрипционных факторов.
1.4.2. Распознавание промоторов на основе анализа частот олигонуклеотидов кплетов.
1.5. Методы распознавания структуры генов.
1.6. Способы оценки точности методов предсказания функциональных элементов в генетических последовательностях.
Заключение к обзору литературы.
ГЛАВА И. АНАЛИЗ КОНТЕКСТНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ РЕГУЛЯТОРНЫХ РАЙОНОВ ГЕНОВ ЭУКАРИОТ.
2.1. Разработка метода выявления контрастных районспецифичных мотивов.
2.2. Метод распознавания регуляторных районов генов РРГ эукариот на основе наборов вырожденных олигонуклеотидных мотивов
2.3. Анализ и распознавание промоторов тканеспецифичных групп генов эукариот на основе наборов несовершенных олигонуклеотидных мотивов
2.3.1. Анализ и распознавание промоторов эритроидспецифичных групп генов
2.3.1.1. Поиск олигонуклеотидных мотивов в промоторах
2.3.1.2. Распознавание промоторов в кластере рглобиновых генов.
2.3.2. Анализ и распознавание промоторов тканеспецифичных групп генов из БД ТИШ
2.4. Анализ ТАТАсодержащих и ТАТАнесодержащих промоторов на основе наборов вырожденных олигонуклеотидных мотивов
2.5. Анализ и распознавание сайтов связывания транскринционых факторов на основе наборов вырожденных олигонуклеотидных мотивов
2.5.1. Поиск вырожденных олигонуклеотидных мотивов в последовательностях сайта связывания БП.
2.5.2. Анализ и распознавание многокоровых сайтов связывания транскрипционных факторов эукариот.
2.5.3. Анализ и распознавание сайтов связывания транскрипционных факторов эукариот.
ГЛАВА Ш. ИССЛЕДОВАНИЕ КОНТЕКСТНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ РАЙОНОВ СТАРТА ТРАНСЛЯЦИИ И РАЙОНОВ ТЕРМИНАЦИИ ТРАНСЛЯЦИИ сегеуШе.
3.1. Анализ 5, 3нетранслируемых районов мРНК сегеушое.
3.1.1. Последовательности, использованные в анализе.
3.1.2. Поиск вырожденных олигонуклеотидных мотивов в 5, 3нетранслируемых районах мРНК сегеуюе.
3.1.3. Классификация мРНК на основе олигонуклеотида ого контекста 5нетранслируемого района мРНК.
3.1.4. Анализ 5 и 3нетранслируемых районов мРНК с помощью тринуклсотидной весовой матрицы.
3.2. Применение имитационного моделирования для анализа эволюционных характеристик мРНК.
ГЛАВА IV. АНАЛИЗ КОНТЕКСТНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ КОДИРУЮЩИХ РАЙОНОВ ГЕНОВ.
Использование наборов коротких олигонуклеотидных мотивов для анализа кодирующих районов гонов эукариот функциональная классификация нуклеотидных
последовательностей на основе словарей инвариантных олигонуклеотидов.
4.1. Метод функциональной классификации нуклеотидных последовательностей на основе словарей инвариантных олигонуклеотидов.
4.2. Метод построения статистически неслучайных олигонуклеотидных словарей для функциональных семейств ДНК РНК
4.3. Оценка значимости о лигонуклеотидного словаря.
4.4. Разбиение на подсемейства с одновременным построением олигонуклеотидных словарей
4.5. Нуклеотидные последовательности использовавшиеся в анализе.
4.6. Построение статистически неслучайных олигонуклеотидных словарей для изофункциональных семейств генов, кодирующих белки
4.7. Функциональная классификация генов, кодирующих белки, на основе олигонуклеотидных словарей
4.8. Оценки точности распознавания последовательностей изофункциональных семейств генов
4.9. Эволюционные характеристики семейства изофункциональных генов, определяющие размер о лигонуклеотидного словаря
Заключение.
Выводы
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Результаты работы были представлены на следующих научных конференциях i, , i, Ii iii i , vii, i, , , , Втором сибирском конгрессе по прикладной и индустриальной математике, Новосибирск, Россия, II и III съездах ВОТиС, СанктПетербург , Москва , Россия Школе молодых учных по биоинформатике, Италия, сентябрь I Ii Ii i, , , . Публикации. По теме диссертации опубликовано печатных работ, из них в рецензируемых изданиях. Структу ра работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы первая глава, трех глав, содержащих основные результаты, выводов, списка цитированной литературы 2 ссылки. Работа изложена на 4 страницах, содержит рисунка и таблицы. Нумерация рисунков, таблиц и формул производится отдельно для каждой главы. РНК РНКпредшественник , первичный транскриит. ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. Регуляторные последовательности, контролирующие экспрессию генов эукариот, транскрибируемых РНК полимеразой II. Инициация транскрипции генов ключевая стадия в регуляции их экспрессии. У эукариот существует 3 класса ДНКзависимых РНК полимераз. РНК полимераза I отвечает за транскрипцию генов, кодирующих большие рРНК i, , РНК полимераза II генов, кодирующих белки, РНК полимераза III генов 5 рРНК, тРНК, 7 РНК, 5 мяРНК и некоторых других типов малых РНК i, . Терминация транскрипции завершение синтеза премРНК и отделение элонгационного комплекса от ДНК. Ранние попытки осуществить транскрипцию генов эукариот i vi показали, что очищенная РНК полимераза II не обладает способностью специфической инициации транскрипции , i , . Селективная инициация транскрипции осуществлялась только тогда, когда совместно с полимеразой в растворе присутствовали дополнительные белки i . Более поздние эксперименты, направленные на идентификацию каждого из белков, участвующих в процессах инициации, элонгации и терминирования транскрипции i vi, позволили выявить эти белки у большого количества видов эукариот. Было показано, что эукариоты разных видов используют сходный набор белков инициации транскрипции. Эти универсальные и консервативные белки, известные как базальные транскрипционные факторы БТФ, названы II, II, II, II, II и II и i, . Последовательно взаимодействуя с промотором, БТФ формируют стабильный нуклеопротеиновый преинициационный комплекс, обладающий способностью связывать РНК полимеразу II с промотором и инициировать процесс транскрипции , . Рисунок 1. Пошаговая модель инициации транскрипции РНК полимеразой II iv , . Предложено две модели инициации транскрипции пошаговая рисунок 1. Согласно пошаговой модели, инициация транскрипции с промоторов ро1 II проходит в несколько этапов ВигаЮмвкц Пгоде , фi е1 а1. ДНК и распознавание корового района промотора транскрипционным фактором ТИЮ Ш распознавание комплекса промоторТИШ транскрипционным фактором ТШВ IV привлечение комплекса ТИЮроНН у завершение формирования преинициационного комплекса путем связывания с ним ТН1Е и ТП1Н VI плавление промоторного района и формирование открытого инициализационного комплекса уи формирование первой фосфордиэстсразной связи синтезируемой мРНК уш разрушение связи промоторро1Н и перемещение ро1П с района промотора в 3 направлении х элонгация транскрипции мРНК. ТЕПЛ, не включенный в эту схему, служит для стабилизации инициационного комплекса, и может взаимодействовать с нуклеопротеиновым комплексом после связывания ТИЮ. Рисунок 1. Холоэнзимная модель инициации транскрипции РНК полимеразой II i, . Согласно холоэнзимной модели, распознавание промотора и инициация транскрипции происходит при участии сложного протеинового комплекса холоэнзима, включающего в себя РНКполимсразу II, базальные транскрипционные факторы БТФ, а также хроматинмодифицирующие факторы I и СВР , . Достоинство этой модели в том, что в таком случае инициация транскрипции может проходить с использованием очень малых концентраций транскрипционных факторов, которые остаются в составе холоэнзимного комплекса в течение многих циклов инициациитермииации транскрипции. В то же время известно, что элонгационные РНКкомплексы существенно отличаются от инициационных . Классы ДНК последовательностей, управляющие транскрипцией РНК полимеразой II. Промоторы генов, транскрибируемых РНК полимеразой II, содержат несколько классов регуляторных элементов и имеют сложную модульноиерархическую структуру. Первый класс элементов рисунок 1.