Архитектура хромосом в ядре сперматозоида человека

• Автор: Мудрак, Ольга Станиславовна
• Шифр специальности: 03.00.25
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 85 с. : ил.

Оглавление
1. Введение

2. Обзор литературы

2.1. Организация генома в соматических клетках

2.1.1. Упаковка ДНК с помощью гистонов

2.1.2. Петлевые домены

2.1.3. Организация митотических хромосом

2.1.4. Трехмерная организация генома в интерфазных ядрах

2.2. Организация генома в сперматозоидах

2.2.1. Упаковка ДНК с помощью протаминов

2.2.2. Гетерогенность хроматина сперматозоидов .0 2.2.3. Пространственная упорядоченность генома
2.2.4. Ремоделирование хроматина в ходе сперматогенеза у млекопитающих
3. Материалы и методы
4. Результаты и их обсуждение
4.1. Компактные хромосомные терр. внутриядерная локализация хромосом
4.2. В пределах хромосомной терр. хромосома имеет конформацию шпильки
4.3. Неслучайное расположение хромосомных изгибов
4.4 Устойчивость центромерного и теломерного доменов к деконденсации
4.5 Иерархическая структурная организация хромосом в сперматозоиде
4.6. Модель иерархической структурной организации хромосом
в сперматозоиде человека
4.7 Заключение
5. Выводы
6. Список цитированной литературы
1. ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Показано, что гистоны ассоциированы с некоторыми кодирующими последовательностями гены акрозина, бетаглобина, I2 гены, а также с некодирующими повторами , центромеры и теломеры , , . Предполагают, что специфическое распределение гистонов и протаминов внутри ядра сперматозоида важно не только для трехмерной организации, но также может нести эпигенетическую информацию, например, маркировать набор генов, вовлеченных в ранний эмбриогенез . Поэтому, изучение иерархической организации хромосом в ядре сперматозоида хромосомной архитектуры приобретает несомненную актуальность. Цель работы заключалась в выявлении новых элементов упорядоченной геномной архитектуры, характерных для зрелого сперматозоида человека методом флуоресцентной гибридизации i i I. Проанализировать процесс декомпактизации хромосом 1, 2, 5 в искусственно деконденсированных ядрах сперматозоидов человека, моделирующий события, происходящие при оплодотворении. Хромосомы 1,2, 5 имеют неслучайную локализацию 8 ядре сперматозоида человека. В пределах Хромосомные изгибы локализованы неслучайно, что показано впервые в ядре сперматозоида. Плечи хромосом шириной нм сформированы из двух параллельных фибрилл хроматина. Каждая из фибрилл состоит из хроматиновых глобул диаметром 0 нм, соединенных между собой более тонкими хроматиновыми нитями. Предложена модель иерархической упаковки сперматозоидов, начинаяот 0 нм хроматиновых глобул до компактной хромосомной территории. Впервые на сперматозоидах человека выполнена гибридизация i i с хромосомспецифическими плечевыми пробами, что позволило визуализировать р и плечевые домены внутри хромосомной территории. Впервые описан процесс декомпактизации хромосом в искуственно деконденсированных ядрах сперматозоидов человека. Впервые изучена внутренняя организация хромосомного плеча в деконденсированном сперматозоиде и, на основании полученных результатов, предложена модель организации хромосом в ядре сперматозоида, заполняющая существующий пробел между представлениями об упаковке ДНК в нуклеопротаминовые тороиды и сведениями о крупномасштабной архитектуре ДНК и хромосом в ядре. Данные о структурной организации гаплоидного генома в сперматозоидах млекопитающих позволяют предположить, что вклад сперматозоида в процесс оплодотворения и раннего эмбриогенеза не ограничивается передачей генетической информации, закодированной в отцовской ДНК. Структура хроматина и способ упаковки хромосом в сперматозоиде эпигенетические факторы, контролирующие вышеупомянутые процессы. Полученные в работе данные вносят существенный вклад в современные представления об организации генома в сперматозоидах человека, позволяют моделировать процессы деконденсации реактивации мужского генома, происходящие при оплодотворении и способствуют пониманию механизмов компакгизации хромосом в пространстве ядра. Материалы диссертации могут быть включены в курсы лекций по клеточной биологии для студентов медицинских и биологических специальностей высших учебных заведений. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ. Основные положения диссертации были доложены и обсуждались на научных семинарах Лаборатории стабильности хромосом и клеточной инженерии и Лаборатории радиационной цитологии Института цитологии РАН. Первичную компактизацию молекул ДНК в соматических клетках обеспечивают структурные белки гистоны. Взаимодействуя с ДНК, гистоны формируют дискретные, одинаковые по размерам и структуре частицы нуклеосомы, являющиеся элементарными единицами соматического хроматина у всех эукариот. Нуклеосома представляет собой фрагмент 6 пар оснований двухцепочечной ДНК, накрученный на белковую сердцевину гистоновый кор, образованную восемью молекулами гистонов Н2А, Н2В, НЗ и Н4 по две молекулы каждого. Нуклеосомные фибриллы выделяются из ядер только в условиях низкой ионной силы или после экстракции гистона Н1. На электронных микрофотографиях нуклеосомы выглядят как частицы дисковидной формы, имеющие диаметр около пт. Соседние нуклеосомы соединены короткими фрагментами пар оснований линкерной ДНК.