Введение к работе
Актуальпость проблемы. Геномы, как правило, содержат разнообразные мобильные элементы (транспозоны). Частота перемещений элементов довольно низкая, но поскольку число их велико, транспозиции оказывают большое влияние на изменчивость видов, так как часто оказываются причиной различных хромосомных перестроек и генных мутаций. Наиболее исследованным мобильным элементом у Drosophila melanogaster является Р элемент, который имеет на концах короткие инвертированные повторы. Ранее были описаны супернестабильные мутации, которые были индуцированы в результате активных транспозиций Р элемента (Georgiev and Yelagin, 1992). Для супернестабильных мутаций были характерны: 1) высокая частота аллельных переходов, достигающая нескольких десятков процентов; 2) разнообразие фенстипического проявления аллелей от полной инактивации гена до его супер-активации. Молекулярный анализ супернестабильных мутаций выявил, что некоторые из них индуцированы химерным элементом, который состоит из уникальных фрагментов генома дрозофилы, окруженных копиями Р элемента (Georgiev et. al. 1997). Мобилизация активности Р элемента приводит к инверсиям последовательности между Р элементами, увеличениям или уменьшениям размера фрагмента ДНК, заключенного между Р элементами и другим событиям. При этом внутренние части химерного элемента, содержащие регуляторные последовательности, могут позитивно или негативно влиять на экспрессию рядом расположенного гена, что, вероятно, может играть роль в эволюции регуляторных последовательностей гена. Химерные элементы удобны как модельные системы, так как можно получать любые изменения как внутри химерного элемента так и инверсии между химерным элементом и Р злемеїгтом, расположенном на небольшом расстоянии.
Одной из нерешенных задач является механизм действия инсуляторов. Инсуляторы - это регуляторные элементы, которые способны блокировать взаимодействия между энхансером и промотором гена в случае нахождения между ними. Выяснение механизмов действия инсуляторов представляет интерес для изучения принципов организации генома и регуляции, экспрессии с независимой от окружающих последовательностей экспрессией генов (Roseman ct al. 1995). Наиболее хорошо исследованный инсулятор находится в 5' области ретротранспозона МДГ4 дрозофилы. В настоящее время проводится систематическое изучение действия инсулятора, расположенного на небольших расстояниях от промотора и энхансера. Научный интерес вызывают также взаимодействия между инсулятором и регуляторными элементами, расположенными на больших расстояниях. Для этого были использованы модельные системы, основанные на супернестабильных мутациях.
Цели и задачи исследования. Основными целями настоящего исследования являются выявление с помощью модельной генетической системы механизмов возникновения химерных злемеїггов и анализ взаимодействий между регуляторными злемгіггами на больших расстояниях.
В работе были поставлены следующие задачи:
-
Создать модельную систему на основе химерных мобильных элементов для изучения механизмов супернёстабильности и взаимодействия между регуляторными элементами на больших расстояниях;
-
Выяснить специфичность взаимодействий между энхансерами и нромотороми, находящихся на больших расстояниях друг от друга;
-
Изучить действие su(Hw) инсулятора на регуляторные элементы, расположенные на больших дистанцияхдруг от друга
-
Исследовать механизм и условия возникновения химерных мобильных элементов;
Научная новизна и практическое значение работы. Впервые получена система, позволяющая исследовать механизм возникновения химерных мобильных элементов. Показано, что мобильные элементы, кодирующие транспозазу, могут служить важным фактором в эволюции, образуя генные дупликации и новые регуляторные системы, контролирующие экспрессию рядом расположенного гена.
На основе данной системы также описано новое свойство инсулятора su(Hw) - частично блокировать не изолированные энхансеры, и выявлено отсутствие функциональной границы между соседними транскрипционными доменами: AS-C и покусай yellow.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на летней российско-швейцарской школе "Роль хроматина в регуляции транскрипции" (199S) ИБГ РАН, на межлабораторном семинаре (1999) ИБГ РАН, конференции «25 лет пуклеосоме» в Пэн-Стэйте (США) (1999) и ежегодной дрозофилиной конференции в С-Петербурге (2000 г.)
Публикации. По теме диссертации опубликованы три печатные работы.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на страницах,