Введение к работе
Актуальность проблемы.
Выяснение молекулярных механизмов регуляции транскрипции генов является одной из основных задач современной биологии. Ключевую роль в этом процессе играют регуляторнке белки, факторы транскрипции, опознающие определенные последовательности ДНК - регуляторнне элементы. Различные комбинации регуляторних элементов в промоторных и энхансерных районах генов определяют уровень их экспрессии в зависимости от ткани, стадии развития организма и внешних воздействий. В связи с этим большое значение имеют исследования, направленные как на выявление и изучение регуляторних элементов и регуляторних районов (промоторов, энхансеров, сайленсеров) в различных генах, так и на выяснение механизмов их действия. До последнего времени при изучении этих вопросов основное внимание уделялось 5'-фланкирующей области гена. Однако, постепенно накапливаются данные о том, что регуляторная зона гена не ограничена этил участком, и становится очевидной необходимость расширения исследований регуляторних возможностей внутренних и 3'-фланкирующих областей.
Рецептор глхкокортикоидов является лиганд-зависимнм фактором транскрипции: после связывания с гормоном и перехода в ядро клетки он взаимодействует с опознаваемыми им участками ДНК - элементами глюкокортикоидной регуляции (GREs), что приводит к изменению уровня экспрессии содержащих такие элементы генов. Контролируя транскрипцию большого числа различных генов, глЕкокоргикоиды принимают участие в регуляции большинства процессов жизнедеятельности организма. Цель работы.
Данная работа посвящена выявлению участков специфического связывания рецептора глвкскортикоидов (ГР) в гене триптофан-оксигеназы (ТО) крысы, а также изучению, на примере этого гена, влияния топологии ДНК, содержащей GREs, на взаимодействие с рецептором. Для ее осуществления необходимо било отработать метод очистки рецептора глюкокортикоидов, позволяющий получать недеградированный белок, обладающий высокой специфичностью к сайтам его связывания на ДНК. В задачи работы входило также определение первичной последовательности
ДНК связывавших ГР районов, ее компьютерный анализ и изучение связывания регуляторних белков, содержащихся в экстракте ядер клеток печени, с этими участками. Научная новизна работы.
В результате работы получены экспериментальные данные о существовании потенциальной регуляторной зоны в структурной части гена триптофаноксигеназы крысы. На примере этого гена впервые показано, что взаимодействие глюкокортикоидного рецептора с ДНК, содержащей элементы глгкокортикоидной регуляции, может зависеть от ее топологии. Теоретическая и практическая ценность работы.
Полученные в работе результаты способствуют дальнейшему развитию представлений о структурно-функциональной организации генов и механизмах регуляции транскрипции. Вместе с имеющимися в литературе данными они указывают на необходимость расширения исследований регуляторних возможностей внутренних районов генов, а также роли топологии ДНК в регуляции их экспрессии.
Поскольку имеются основания полагать, что повышенный уровень эспрессин или гипериндудабельность триптофаноксигеназы могут, обедняя путь синтеза серотонина из триптофана, служить причиной целого спектра психических заболеваний [Comings et al., 1991). полученные даннаэ также имеют значение для медико-генетических исследование, направленных на выяснение причин наследственной предрасположенности к ряду психических расстройств. Принципиально важным в этом отношении является обнаружение потенциальной регуляторной зоны в структурной части гена ТО, поскольку анализ нуклеотидных последовательностей 5'-фланкирупдей области этого гена у больных с такими нарушениями не выявил никаких отличий по сравнению со здоровыми людьми [Comings D., Медицинский центр, Дуарте, Калифорния; личное сообщение]. Апробация работы.
Результаты работы докладывались на I и II Всесоюзных конференциях "Геном человека" (1990, 1991, Переяславль- Залес -ский), Всесоюзном симпозиуме "Биохимия рецепторних систем" (1990, Таллин) и франко-российском симпозиуме "Регуляция
экспрессии генов" (1995, Новосибирск). Структура диссертации.
Диссертация изложена на J 22 стр. она включает 1-3 рисунков и 3 таблицы, список цитированной литературы содеркит 221 наименование. Работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов исследования, выводов.
Работа выполнена в лаборатории регуляции экспрессии генов ИЦиГ СО РАН при частичной финансовой поддержке из средств Государственной научно-технической программы "Приоритетные направления генетики".