Модуляция метилирования ДНК и реорганизация структуры хроматина под влиянием витамина B12 и адреналина у эукариот Кляшева, Раиса Ивановна

Введение к работе

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Исследование состояния структурной и -функциональной организации ДНК и хроматина под действием витами-нов и'гормонов необходимо для понимания реализации генетической информации в эукариотических клетках (Б.Ф.Ваншии, Н.И.Александ-рушкина, О.А.Огаркова, 1989; Т.Н.Смирнова, Л.Н. Кинцурашвили, Г.И.Кирьянов и др. ,1989; . В.Р^ТапуиаЫл* НЛ>„К1каа_у 1983 ; E.Holliday, 1988).

Следует подчеркнуть, что сложные механизмы метилирования ДНК под влиянием гормонов (Г.А.Романов, Е.Н.Жаворонкова, С.В.Савельев, 1984; И.И.Никольская, Е.В.Иаркова, Е.Н.Зенина и др., 1993) и фитогормонов (Т.И.Власова, М.Д.Кирнос, З.Н.Демиденко, Б.Ф.Ванюшин, 1994) остаются недостаточно выясненными.

В отечественной и зарубежной литературе тлеется ограниченное"
количество работ по изучению характера действия цианокобаламина
и адреналина на функциональное состояние клеток на генетическом
уровне.

Данная работа посвящена мало изученному вопросу о влиянии витамина Bjg и адреналина на. особенности метилирования ДНК в связи о изучением организации структуры'хроматина, что является на сегодня одной из актуальных проблем в области биологии и медицины.'

Целью настоящей работы явилось изучение'организации структуры хроматина ядер клеток некоторых тканей и органов кивоткнх, а также процессов метилирования цитозина з ДНК под действием витамина Зу₉ и адреналина.

Для достижения поставленной цели в работе решались сле-душцие задачи.

1. Изучить органную специфичность содержания метилированного цитозина (5-Щ) в ДНК у разных животных в эксперименте.

2. Выявить в условиях.. і» rivo влияние разных доз витамина Bj2 на содержание 5-Щ в ДНК из печени, почек и сердечной мышцы морской свинки.'

3. Исследовать действие метионина и АН» в разных сочетаниях на содержание 5-ВД в ДНК из ядер печени и дочек морской свинки при введении витамина В^.

4. Изучить содержание 54Щв ДНК из ядер регенерирующей печени морскоД свинки под влиянием витамина В.

. 5. Методом электронной микроскопии изучить организацию структуры хроматина ядер ивтактной и регенерирующей печени морской свинки при введении витамина В^ и установить взаимосвязь между площадью плотного примеморанного хроматина (ШХ) исодер- -' жанием 5-Щ в ДНК. ''.','.

6. Изучить включение .in vitro меченых метильных групп по водороду от S⁺ - адєюзилметиошша [%}&ш и ыетилкобалами-на |%|иесы. в стандартные препараты ДНК тимуса и нісд> '-~~' -соссаа іілвіш . в присутствии суммарных и индивидуальных эукариошческих ДНК-метилаз.

7. Изучить влияние адреналина на метилирование ДНК из сердечной мышцы собаки, а также при острой гипоксии сердца.

8. Методом электронной микроскопии* изучить состояние структуры хроматина ядер кардаовдоцитов.и гепатрдатрв собак при введении адреналина и установить взаимосвязь между площадью плотного ШХ и содержанием "WIT в ДНК из сердечной мышцы.

»3

' Экспериментально доказана и теоретически обоснована биохимическая взаимосвязь влияния высоких доз витамина В-^ ^и ВД" реналина на содержание 5-Щ в ДНК и состояние хроматина из разных органов животных, ' .

Впервые щ vivo получены данные о связи различных доз
витамина Вуо содержанием 5-Щ в ДНК из разных органов швот-
ных, в регенерирующей печени животных, а также в присутствии
ыетионина и АТФ в разных сочетаниях. /

Установлено влияние высокой дозы.витамина Bj2 на изменение^; структуры хроматина в ядрах клеток регенерирующей печени.

Показано i» vitro -_f что метилкобаламин -{~Н|МесЫ явля-

ется источником метильных групп ДНК по цитозиновым основаниям.

Получены и теоретически обоснованы результаты, экзогенного . и эндогенного. (острая гипоксия) воздействия высоких доз адрена-.. лина на генетический аппарат клетки, в-частности, на-уменьшение содержания 5-Щ в ДНК из' сердечной мышцы собаки.

Впервые сочетанием биохимических методов и метода электронной микроскопии показано наличие' взаимосвязи между изменением состояния хроматина в ядрах кардасмиоцитов собаки и уменьшением метилирования ДНК по пдтозиновыгл основаниям при воздей- ' ствии высоких доз адреналина".

Предложены дополнения к схемам биохимических процессов,, приводящих к изменению содержания-5-Щ в ДНК во взаимосвязи с реорганизацией структуры хроматина в клетках-мивенях еизотных тканей под влиянием высоких доз витамина Bjo и адреналина.

НАУЧНО-ПРМТШЕСКАЯ ШАЧШОСІЬ

Полученные результаты расширяют представление о действии цианокобаламина и адреналина в высоких дозах и показывают наличие существенных изменений в биохимических процессах.

Обнаружено, что в ядрах клеток-мишеней в ДЖ и хроматине _: происходят структурные перестройки, связанные с изменением уров-на метилирования ДЖ и реорганизацией плотного ПмХ, что долено отразиться на. функции органов и тканей.

Доказана рациональность сочетания.биохимических и морфологических методов для изучения модификации ДНК и структурных перестроек хроматина в.тканях животных.

Впервые сформулирована общая биохимическая взаимосвязь между уровнем метилирования ДЖ по датозику и реорганизацией хроматина в ядрах, клеток-мишеней эукариот под влиянием высоких доз витамина В-^ и адреналина.

.Результаты собственных исследований могут служать основой для дальнейшего углубления исследований, связанных с действием других лекарственных препаратов на структуру и функции наследственного вещества клетки.

Материалыдиссертации используются при чтении лекций на кафедрефармакологии и курсе биохимии, медицинской биологии и гистологии, нормальной физиологии, патологической физиологии медицинского института при Чувашском государственном университете им.И.Н.Ульянова, на кафедре биохкмпп бполого-почвенного факультета Казанского государственного университета пм.В.Й.Улъя-ноза-Леника.

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на ежегодных научных конференциях Чувашского государственного университета з І97І-І995 г.г., на итоговых научных конференциях Казанского государственного университета им.В.И.Улъяновз-Лекика ( 1985, 1990, 1992 ), на ЗУ и У Всесоюзных биохимических съездах. Работа обсугдалась на заседаниях научных биохимических коллективов в НПО"Витамины", з Институте бисмедкцпнсноа химии PA'ffi, з Научно-исследозатель-сксгл институте физико-химической сиологии шл.А.К.Еалозерского УГУ им.М.В.Ломоносова. . гссрегистрацпп CI93 ;0С7995 от 10.01.91 г.

По теме диссертации опубликована.ЗІ научная работа.

СТРУКТУРА И ОБЪЕЛ ЇСС2РЇАЦШІ

Диссертация представлена в объеме 223 страницы мапппс-ппеного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, трех глав собственных исследовании, обсуждения полученных результатов, заключения, выводов, описка литературы , вклкча:х;его 325 отечественных и 22S зазу-бе:гпых источников, нллестрпреззнэ двумя сбдп:.п ехзмзмп, 12 телицами и 20 рисунками.

- ІЕШОЖШЩ, ВЩОСЩЕ НА ЗАЖГУ

І. У интактных гивотных подтверждена органная специфичность по содержанию f-іЩ в ДНК из ядер клеток в эксперименте, при этом наибольшее -количество обнаружено в головном мозге кроликов по сравнению с другими органами.

- 2, Введение витамина Bj2^{iE viT0} в высоких дозах приводит к увеличению содержания 5-МЦ в ДаК печени и почек и не влияет на хардиоаашдаты .морских свинок.

' 3. Витамин Bjg» введенный в высокой дозе вызывает увели-. чение 5-Щ е ДНК из ядер регенерирунцей печени КИВОТНЫХ по сравнению с ДНК. регенерирующей печени без введения витамина В_т9.

Высокие дозы витамина В приводят к уменьшению плоідада плотного шХ в регенерирующей печени, что установлено методом электронной кикро скопил.

4. В опытах ^ia vitro обнаружено вклачение меченых ыетиль-ных групп от[%_|ДЫ и pHJJJfiCbl . в стандартные препараты ДНК при использовании ядерных суьйсарЕых и индивидуальных ДНК-ыетплаз. В-случае применения Рн|иссы активность ДЕЖ-метилаз была менее вкрагена, о чем судили по включению в ДНК в иглп/ынн на 1,0 мт белка. ПодверЕден путь прямого метилирования ДЕЕ при участли мегилкобалакана.

5. При зведений адреналина в высоких дозах происходит однонаправленное уменьшение содержания 5-Щ в ДНК и площади плот-еого шї в лсардиомиодатах у собаки.-