Структурная организация нуклеопротаминового хроматина в сперматозоидах человека

• Автор: Арифулин, Евгений Альбертович
• Шифр специальности: 03.03.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с. : ил.

Оглавление
Оглавление
Введение
Обзор литературы
1. Молекулярные основы ремоделирования хроматина в спермиогенезе
2. Структурная организация ядер зрелых сперматозоидов человека
Организация хромосомных территорий
Уровни компактизации нуклеопротаминового хроматина
3. Патологии ремоделирования хроматина зрелых сперматозоидов
4. «Обратное» ремоделирование хроматина сперматозоидов
Реактивация сперматозоидов после оплодотворен™
Реактивация сперматозоидов в экстрактах ооцитов Хепорш 1аеу1з и в культивируемых клетках
5. Заключение
Материалы и методы
Результаты
1. Структурная организация хроматина в дифференцирующихся сперматидах
1.1. Исследование эякулята инфертильных пациентов
1.2. Исследование хроматина сперматид в ткани семенников
2. Искусственная декомпактизация хроматина сперматозоидов
2.1. Деконденсация в буфере, не содержащем двухвалентных катионов
2.2. Деконденсация хроматина под действием гепарина и дитиотрейтола
3. Декомпактизация хроматина сперматозоидов, слитых с культивируемыми клетками
3.1. Морфологические и функциональные особенности гетерокариотической системы: сперматозоиды - соматические клетки
3.2. Разрывы ДНК в хроматине сперматозоидов в контроле и после слияния с культивируемыми клетками
3.3. Электронно-микроскопический анализ ядер сперматозоидов, внедренных в культивируемые клетки
Обсуждение
Выводы
Список цитируемой литературы
Благодарности

Введение
Известно, что геном эукариот имеет сложную иерархическую организацию, которая обеспечивается специфическим взаимодействием ДНК с различными классами белков.
В соматических клетках «низший» уровень компактизации создается за счет взаимодействия ДНК с тетрамером гистонов (Н2А, Н2В, НЗ и Н4), в результате формируются «элементарные» ДНП фибриллы, состоящие из дискретных нуклеопротеиновых частиц - нуклеосом (Demeret et al., 2001). Другой представитель гистонов - белок Н1 компактизует «элементарные» нуклеосомные фибриллы в ДНП фибриллы толщиной около 30 нм (Butler, 1984). В ряде работ описаны более сложные уровни организации хроматина соматических клеток эукариот (Zatsepina et al, 1983; Prusov et al., 1983; Belmont et al., 1989), однако молекулярные механизмы, обеспечивающие их формирование, остаются мало изученными.
В процессе формирования мужских гамет у многих представителей эукариот каноническая нуклеогистоновая организация хроматина соматических клеток практически полностью перестраивается на молекулярном и структурном уровне.
Ремоделирование хроматина - многоступенчатый процесс, который
инициируется на ранних стадиях дифференцировки сперматид и завершается
после прохождения сперматозоидов через эпидидимус (Oliva, 2006)
начальных этапах дифференцировки соматический тип гистонов или их

тестис-специфических вариантов замещается транзиторными белками (ТР1 и ТР2), которые, затем заменяются протаминами. В геноме человека в эквивалентных количествах экспрессируется 2 протамина - Р1 и Р2 (Balhorn et al., 1988). Протамины представляют собой базовые и строго специфические для спермиогенеза белки, они имеют домены, богатые аргинином и цестеином (Balhorn et al., 1992; Rooney et ah, 2000). Высокий уровень аргинина создает положительный заряд молекул белков, что обеспечивает эффективное связывание протаминов с ДНК. Остатки цистеина участвуют в формировании многочисленных внутренних и внешних дисульфидных связей, необходимых для компактной упаковки ДНК в хроматине сперматозоидов.
В настоящее время в области изучения ремоделирования хроматина достигнут существенный прогресс, однако представления о макромолекулярной организации нуклеопротаминовых комплексов в хроматине сперматозоидов остаются во многом гипотетическими. По одной из гипотез фундаментальными структурными единицами нуклеопротаминового хроматина являются тороиды - кольцевые структуры толщиной около 20 нм, с внешним диаметром около 90 нм и внутренним диаметром около 15 нм (Ward, 1993; 2010). Основу тороидов составляют петлевые домены ДНК (средний размер около 46 kb), линкеры между индивидуальными тороидами ассоциированы с белками ядерного матрикса. Главный недостаток этой модели состоит в том, что формирование

Подробных данных об ультраструктуре гетерокариотических систем, состоящих из сперматозоидов человека и соматической клетки нет.
5, Заключение
1. В литературе имеется достаточно много данных о молекулярной организации хроматина в дифференцирующихся сперматозоидах человека. Конечным результатом дифференцировки сперматид в семенных канальцах является замещение 85-98% гистонов на протамины. Нуклеосомы остаются в промоторах некоторых генов, экспрессирующихся на ранних этапах развития. В эпидидимусе завершатся формирование дисульфидных связей между протаминами, в результате чего хроматин сперматозоида преобразуется в компактный блок.
2. Методом гибридизации ДНК изучена топология хромосом в ядрах зрелых сперматозоидов. Показано, что в сперматозоидах человека центромерные участки хромосом располагаются в центре ядра, формируя крупный гетерохроматиновый агломерат. Теломерные участки располагаются на периферии ядра и взаимодействуют попарно, так что хромосомы имеют вид шпилек.
3. В наиболее распространенной модели организации нуклеопротаминового хроматина млекопитающих «элементарной»