Эволюция и механизмы регуляции экспрессии повторяющихся генов в геноме Drosophila

• Автор: Калмыкова, Алла Ивановна
• Шифр специальности: 03.00.26
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 169 с. : ил.

Введение

Обзор литературы

Общие принципы организации и функционирования гстсрочро.матина

Структу ра и эволюция гетерохроматиновых кластеров генов половых хромосом у i

Ретротранспозоны и их роли в эволюции геномахозяина

Система РНКшпсрференнии и ее роль в регуляции экспрессии ретротранспозонов

Общие принципы работы системы i интерференции

Роль Р 1Кинтерференции в регуляции экспрессии ретротранспозонов

Механизм образования i

Функции теломер

Принципы организации теломер, образуемых теломсразоП

Принципы оранпзацпи теломер i
Структура теломер i
Копирование теломер i
Хроматин, связанный с субтеломерными последовательностями
Модификации гистонов в теломерной области дрозофилы
Структура хроматина в области повторов и регуляция транскрипции теломерных ретротранспозонов i
Материалы и методы
Лабораторные линии i и линии культур клеток, использованные в работе
Выделение геномной ДНК
ЦР на геномной ДНК. Полуклпчсственная ПЦР на геномной ДК
Саузернблот анализ.
Обратный ПЦР и детекция транспозиций
Стандартные генноинженерные методики
Выделение РНК
Полуколичественный
РНК i i гибридизация
Нозернблот анализ тотальной I IК i
Нозернблот анализ коротких РНК i
Сочетание методов РНК, ДНК 1 и иммуноокрашпванпн
5 i iii i анализ
Клонирование промоторных областей ретротранспозонов НсТЛ и для измерения их акгивности
Получение консгрукипй для исследования механизма трансляционного
сдвига iii ретротранснозона
Трансфекция культуры клеток i и количественное определение активности галактозндазы
Вестсрнаналнз
Иммунонренииитация и гельфильтрация
Получение эксирсссируюшнх конструкции и конструкций для Iэлементной трансформации
Тесты на активность СК2
Окрашивание тканей на Ргалактозидазу. Количественное определение
активности ргалакгозндазы
Результаты
Эволюционные связи в семействе I II, роде I венных регуляторной субъединице казеин киназы 2 СК2 i
Обнаружение гена i2
2 выполняет функции регуляторной субъединицы СК2 в семенниках
Эволюция структурных вариантов ретрогрансиозона i
Структурные варианты кодирующей области ретротранснозона
Структурные варианты ДК ретротранснозона
Роль системы РНКсайленсинга в регуляции активности широкого спектра
рстротраиснозонов в герминальных тканях i
Деренрессия ретротранспозонов в яичниках i у мутантов iI пути
Белок ii контролирует частоту транспозиций ретротранснозона в герминальных тканях самцов
Роль системы РНКсайленсинга в регуляции активности теломерных рстроэлементов i
Экспрессия теломерных ретротранспозонов ПеТА, и в герминальных тканях регулируется с помощью i
Увеличение частоты транспозиций теломерных элементов на конец хромосомы на фоне мутаций но генам и
Мутиции генов и в гетерозиготном состоянии вызывают активные транспозиции ни конец хромосомы ретротранснозона
Активные транспозиции ретротранснозона НеТА к концу хромосомы происходят на фоне мутации гена в гомозиготном состоянии IОI
Характеристика теломерного ретротранснозона 1I
Ретротрапснозон участвует в поддержании тсломер i
Ретротранспозон присутствует в геномах разных линий . i и других видов i
3 область обладает нромоторной активностью
Экспрессия рспортерных генов, находящихся под промотором ретротранснозона НеТА, находится под контролем i пути
Свойства антисмысловой экспрессии тсломерных ретротранспозонов
Картирование антисмыслового промотора НеТА
Анализ и ниш смысловой экспрессии теломерных ретротранспозоное
Обсуждение
Эволюция повторяющихся последовательностей генома ОгохорИПа
Роль РНКи в регуляции экспрессии ретротрансноюное у ПгохорИНа
Выводы
Список литературы


Они содержат промоторы, энхансеры и терминаторы, необходимые для транскрипции мобильных элементов. Элементы типа I i представляют собой обширный класс мобильных элементов, сходных по своей структуре и механизму транспозиции, который осуществляется с использованием обратной транскрипции. В 5 нетранслируемой области у всех I элементов содержится промотор РНКполимеразы II. Как правило, они имеют две открытые рамки считывания ОРС1 и ОРС2. Элементы I содержат на 3 конце роуА последовательность, которой предшествует сигнал полиаденилирования ААТААА. Во многих семействах этого класса мобильных элементов наряду с полноразмерными копиями в геноме содержатся копии, укороченные с 5 конца. Это является результатом низкой процессивности ревертазы и ее преждевременной диссоциации в процессе обратной транскрипции. Элементы типа I широко распространены среди эукариот i i i . Известно несколько семейств I, входящих в состав генома . НеГА и vi . У млекопитающих I представлены единственным семейством элемента I который содержится в количестве от 0 до 0 0 копий на геном i i
Транспозиции I могут приводить к генетическим заболеваниям. У человека некоторые случаи гемофилии А были связаны с v инссрциями 1 в ген, кодирующий фактор свертывания крови VIII i . I в ген, кодирующий дистрофии, явилась причиной мышечной дистрофии Дюшена i . Некоторые случаи рака груди и колоректального рака были ассоциированы с инсерциями рстротранспозонов I в гены стус и АРС, соответственно . Функциональная роль и эволюционное значение ретротрянспозонов, составляющих значительную часть генома эукариот, являются темой нескончаемых научных дискуссии. Накоплен большой экспериментальный материал, демонстрирующий процесс коадаитации рстротранспозонов и генома хозяина. Многие клеточные гены заимствовали у ретроэлементов их регуляторные участки, такие как энхансеры, участки полиаденилирования, сайты связывания с регуляторными белками. Эндогенные ретровирусы и ретротранспозоны содержат множество регуляторных последовательностей, которые могут использоваться не только для транскрипции собственных генов, но и для регуляции экспрессии генов хозяина . Впечатляющим примером являются теломеры дрозофилы, основной составляющей частью которых являются ретроэлементы . Например, выявлен аллельный вариант гена ii 3 СЫЗ у i, в нитроне которого находится фрагмент ДКП ретротранспозона i . Этот вариант выявлен во всех исследованных популяциях . При этом уровень дивергенции последовательности этого ин трона между видами был значительно ниже значения, полученного для других случайно выбранных интронов генов данных видов, а также ниже ожидаемого значения при условии нейтральности нуклеотидных замен . Ген СЫЗ находится в конститутивном гетерохроматине. Предполагается, что инсерция ДКП в интроне этого гена может иметь эволюционно адаптивное значение для экспрессии этого гена, хотя прямых данных в пользу этого предположения пока мет. Увеличивающееся число данных о вовлечении и использовании ретротранспозонов в систему регуляции генома дает основания считать, что эти элементы поддерживаются в геноме как источник молекулярных возможностей для эволюционных изменений. Необходимость избегать систему защиты генома, направленную на подавление экспансии мобильных элементов, приводит к быстрому эволюционированию регуляторных и структурных функций ретротранспозонов, о чем ярко свидетельствует полиморфизм мобильных элементов. Популяционный и эволюционный анализ полиморфизма ДКПретротранспозона i выявил структурные различия, ответственные за разницу в экспрессии различных типов копий i . Показано, что дупликации последовательностей в 5 ДКП и прилегающей нетранслируемой области коррелируют с высоким уровнем экспрессии i. Надо отмстить, что различные структурные варианты i присутствуют в геномах видов подгруппы , однако, их соотношение не одинаково, что указывает на то, что появление более активных копий не обязательно сопровождается их размножением в геноме, т. Это ярко подтверждается другой работой, связанной с изучением полиморфизма ретротранспозона у i i .