Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Идентификация генов-мишеней транскрипционного фактора GAGA, участвующих в формировании дорзальных выростов хориона яйца Drosophila melanogaster Омелина, Евгения Сергеевна

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Омелина, Евгения Сергеевна. Идентификация генов-мишеней транскрипционного фактора GAGA, участвующих в формировании дорзальных выростов хориона яйца Drosophila melanogaster : диссертация ... кандидата биологических наук : 03.02.07 / Омелина Евгения Сергеевна; [Место защиты: Ин-т цитологии и генетики СО РАН].- Новосибирск, 2013.- 144 с.: ил. РГБ ОД, 61 13-3/563

Введение к работе

Актуальность проблемы

ДНК-связывающий белок GAGA, кодируемый геном Trithorax-like (Trl), требуется для развития многих органов и тканей D. melanogaster. Этот эволюционно- консервативный белок принимает участие в формировании «открытой» конформа- ции хроматина в различных регуляторных элементах, задействованных в регуляции транскрипции (Farkas et al., 2000; Matharu et al, 2010). Данные по локализации белка GAGA на политенных хромосомах (Raff et al., 1994), сравнительный анализ промоторных последовательностей (Arkhipova, 1995; FitzGerald et al., 2006), результаты экспериментов по профилированию хроматина с использованием Dam (van Steensel et al., 2003), а также данные ChIP-chip анализа (Negre et al., 2010) говорят о том, что число генов, регулируемых GAGA-фактором, может быть очень большим. Однако на сегодняшний день к экспериментально доказанным генам-мишеням GAGA-фактора относится небольшое число генов, включая Ultrabithorax (Ubx), fushi-tarazu (ftz) и engrailed (en). В регуляторных районах этих генов были обнаружены сайты связывания GAGA-фактора (Biggin and Tjian, 1988; Soeller et al., 1988; 1993; Katsani et al., 1999; Mahmoudi et al., 2003; Schweinsberg et al., 2004), а также были проведены эксперименты, доказывающие участие GAGA в регуляции транскрипции этих генов (Topol et al., 1991; Farkas et al., 1994; Bhat et al., 1996; Laney and Biggin, 1996; Orihara et al., 1999; Bejarano and Busturia, 2004; Огиенко и др., 2006).

В данной работе с использованием комбинированного компьютерно-экспериментального подхода был проведен поиск генов, в регуляции экспрессии которых участвует GAGA-фактор. Поиск осуществляли среди генов, контролирующих формирование дорзальных выростов хориона (ДВХ). ДВХ - респираторные фила- менты, расположенные на переднем конце яйца дрозофилы и обеспечивающие дыхание развивающегося эмбриона. Реорганизация эпителиальной ткани в трубчатые структуры (тубулогенез) лежит в основе формирования не только ДВХ, но и таких органов, как сердце, почки, легкие, кишечник, нервная трубка у различных видов животных. Понимание генетических механизмов, контролирующих развитие трубчатых структур, необходимо для выяснения закономерностей формирования и функционирования органов не только в условиях in vivo, но и органов, выращенных искусственных путем (Berg, 2008).

Известно, что формирование ДВХ контролируется большим количеством генов, многие из которых входят в состав важнейших сигнальных путей, участвующих в органогенезе не только дрозофилы, но и позвоночных (Berg, 2008). Участие гена Trl в формировании ДВХ в настоящее время не изучено, однако в данной работе было обнаружено, что при недостатке белка GAGA наблюдаются нарушения этого процесса. Поскольку белок GAGA является эволюционно-консерватив- ным (Matharu et al., 2010; Kumar, 2011), результаты данной работы могут быть полезны при исследовании роли GAGA-фактора у млекопитающих, включая человека. Также полученные данные могут послужить основой для понимания генетических процессов, контролирующих формирование органов, в основе которых лежит образование трубчатых структур.

Цель и задачи исследования

Целью настоящей работы было выявление генов-мишеней транскрипционного фактора GAGA среди генов, участвующих в формировании дорзальных выростов хориона Drosophila melanogaster.

В ходе выполнения данной работы были поставлены следующие задачи:

  1. провести анализ ранее доказанных сайтов связывания транскрипционного факто

ра GAGA для выявления структурных вариантов этих сайтов и создать обучающие выборки для последующего компьютерного распознавания сайтов связывания GAGA-фактора.

  1. проверить эффективность предсказания GAGA-сайтов методом задержки ДНК- пробы в геле.

  2. проанализировать распределение потенциальных сайтов связывания GAGA-фак-

тора в геноме в целом и в различных районах генов дрозофилы.

  1. провести поиск потенциальных сайтов связывания GAGA-фактора в регулятор- ных районах генов, играющих ключевую роль в формировании ДВХ.

  2. проверить генетическое взаимодействие Trl с генами, участвующими в формиро

вании ДВХ.

  1. с использованием ПЦР в реальном времени провести сравнительный анализ относительной экспрессии генов, контролирующих развитие ДВХ, в норме и у Trl-мутантов.

Научная новизна

В данной работе впервые созданы две качественных выборки (структурные варианты GAGnGAG и GAGnnnGAG) для компьютерного распознавания GAGA- сайтов в последовательностях ДНК. Экспериментально подтверждено связывание с 30-ю новыми сайтами GAGA-фактора. Впервые показано, что мутации гена Trl вызывают нарушение формирования ДВХ и оперкулума яйца дрозофилы. Обнаружено генетическое взаимодействие Trl с gurken, decapentaplegic, Notch, broad, saxophone, thickveins и bunched в развитии ДВХ. Показано, что экспрессия генов gurken и saxophone понижается, а экспрессия гена Notch увеличивается на фоне снижения количества белка GAGA в ходе оогенеза дрозофилы.

Теоретическая и практическая значимость

Полученные результаты дополняют имеющуюся информацию о сайтах связывания и генах-мишенях транскрипционного фактора GAGA, показывают важность экспрессии гена Trl для нормального формирования ДВХ. На основании результатов, полученных в данной работе, модифицирована генетическая сеть, контролирующая формирование ДВХ. Материалы данной диссертационной работы могут быть использованы в курсах лекций для студентов биологических и биоинформатических специальностей.

Положения, выносимые на защиту

    1. Белок GAGA участвует в регуляции морфогенеза дорзальных выростов хориона

    дрозофилы.

      1. Гены gurken и saxophone, играющие ключевую роль в формировании дорзальных

      выростов хориона, являются генами-мишенями транскрипционного фактора GAGA.

      Апробация работы

      Основные результаты работы были представлены на следующих конференциях: VII Международной конференции по биоинформатике регуляции и структуры геномов и системной биологии (Bioinformatics of Genome Regulation and Structure\Systems Biology — BGRS\SB-2010) (Россия, г. Новосибирск, 2010 г.); III

      Международной конференции «Дрозофила в экспериментальной генетике и биологии» (Украина, г. Канев, 2012 г.).

      Публикации

      По материалам диссертации опубликовано 8 работ, из них 6 работ - статьи в отечественной и зарубежной печати (в журналах, входящих в список ВАК).

      Структура и объем диссертации

      Похожие диссертации на Идентификация генов-мишеней транскрипционного фактора GAGA, участвующих в формировании дорзальных выростов хориона яйца Drosophila melanogaster