СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ТЕРМИНОВ.........................................................................................5
ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................................................8
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И СТЕПЕНЬ РАЗРАБОТАННОСТИ............................................................8
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ..................................................................................................................................11
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ ...............................................11
МЕТОДОЛОГИЯ И МЕТОДЫ РАБОТЫ .......................................................................................................12
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ..................................................................................13
СТЕПЕНЬ ДОСТОВЕРНОСТИ И АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ .............................................................................14
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.......................................................................14
ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА ......................................................................................................................20
ОПИСАНИЕ СТРУКТУРЫ ДИССЕРТАЦИИ ....................................................................................................20
1.ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.......................................................................................................................21
1.1.СTCF КАК НАИБОЛЕЕ ИЗУЧЕННЫЙ БЕЛОК С КЛАСТЕРОМ ЦИНКОВЫХ ПАЛЬЦЕВ C2H2-ТИПА У МЛЕКОПИТАЮЩИХ
.......................................................................................................................................................21
1.2.CTCF В ОРГАНИЗАЦИИ АРХИТЕКТУРЫ ХРОМОСОМ И ИНСУЛЯЦИИ У ПОЗВОНОЧНЫХ....................................30
1.3.ДРУГИЕ ИЗВЕСТНЫЕ С2Н2-БЕЛКИ ПОЗВОНОЧНЫХ С АРХИТЕКТУРНЫМИ ФУНКЦИЯМИ.................................35
1.4.ДИСТАНЦИОННЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МЕЖДУ ЭНХАНСЕРАМИ И ПРОМОТОРАМИ И ИНСУЛЯТОРЫ ДРОЗОФИЛЫ
.......................................................................................................................................................40
1.5.БЕЛКИ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНУЮ АКТИВНОСТЬ ИНСУЛЯТОРОВ DROSOPHILA MELANOGASTER.......46
2.МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ...............................................................................................................51
3.РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ...................................................................................................60
3.1.ХАРАКТЕРИСТИКА ИНСУЛЯТОРНЫХ БЕЛКОВ С ВТВ-ДОМЕНАМИ..............................................................60
3.1.1.BTB-ДОМЕНЫ GAF И НЕСКОЛЬКИХ ДРУГИХ ТФ «TTK-ГРУППЫ» СПОСОБНЫ ОБРАЗОВЫВАТЬ МУЛЬТИМЕРЫ .....62
3.1.2.УЧАСТИЕ В МУЛЬТИМЕРИЗАЦИИ КОНСЕРВАТИВНОЙ N-КОНЦЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ БЕЛКОВ «TTKГРУППЫ». ......................................................................................................................................................65
2
3.1.3.СПОСОБНОСТЬ BTB-ДОМЕНОВ «TTK-ГРУППЫ» К ГЕТЕРОВЗАИМОДЕЙСТВИЯМ. .............................................66
3.1.4.СПОСОБНОСТЬ GAF ПОДДЕРЖИВАТЬ ДИСТАНЦИОННУЮ АКТИВАЦИЮ ПРОМОТОРА АКТИВАТОРОМ GAL4 В
МОДЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ У DROSOPHILA. ..............................................................................................................67
3.2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МЕЖДУ РЕГУЛЯТОРНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ГЕНОМА, МЕХАНИЗМЫ ДЕЙСТВИЯ ИНСУЛЯТОРОВ
.......................................................................................................................................................70
3.2.1. «ЭФФЕКТ ПОЛОЖЕНИЯ» И РОЛЬ ИНСУЛЯТОРОВ В ТЕРМИНАЦИИ ТРАНСКРИПЦИИ.........................................72
Активация гена white в трансгенных линиях в большинстве случаев индуцируется транскрипцией
через трансген ...........................................................................................................................................72
Последовательности, терминирующие транскрипцию, эффективно защищают экспрессию гена
white от активирующего «эффекта положения» ....................................................................................75
Инсуляторы gypsy и scs частично защищают ген white от «эффекта положения» ..............................79
3.2.2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕЖДУ ИНСУЛЯТОРАМИ В ПОДДЕРЖАНИИ ДИСТАНЦИОННЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ:
ВЗАИМНАЯ ОРИЕНТАЦИЯ ИНСУЛЯТОРОВ ОПРЕДЕЛЯЕТ КОНФИГУРАЦИЮ ХРОМАТИНОЙ ПЕТЛИ.................................84
Нейтрализация действия инсуляторов зависит от относительной ориентации инсуляторов друг
относительно друга...................................................................................................................................85
Взаимодействие друг с другом инсуляторов способствует дистанционной стимуляции промотора
гена активатором GAL4 в гетерологичной модельной системе............................................................87
3.2.3. МЕХАНИЗМЫ ДЕЙСТВИЯ ИНСУЛЯТОРОВ ПРИ БЛОКИРОВАНИИ ДЕЙСТВИЯ ЭНХАНСЕРОВ НА ПРИМЕРЕ
ИНСУЛЯТОРА GYPSY.........................................................................................................................................89
Способность одной копии инсулятора gypsy блокировать энхансеры зависит от конкретной пары
«энхансер-промотор». ..............................................................................................................................90
Блокирование активности энхансера гена white зависит от расположения двух
взаимодействующих копий инсулятора gypsy........................................................................................91
Демонстрация физического взаимодействия энхансера с инсулятором gypsy в трансгенных линиях
дрозофилы.................................................................................................................................................95
Прямое взаимодействие Mod(mdg4)-67.2 и Zeste может играть роль в блокировании энхансера
gypsy-инсулятором....................................................................................................................................99
3.2.4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕЖДУ ТРЕМЯ ИНСУЛЯТОРАМИ – ОПРОВЕРЖЕНИЕ СТРУКТУРНЫХ МОДЕЛЕЙ ДЕЙСТВИЯ
ИНСУЛЯТОРОВ..............................................................................................................................................106
3.3. АРХИТЕКТУРНЫЕ БЕЛКИ ДРОЗОФИЛЫ............................................................................................. 113
3.3.1. ГОМОЛОГ ОСНОВНОГО АРХИТЕКТУРНОГО БЕЛКА СTCF ДРОЗОФИЛЫ.........................................................114
N-концевой домен CTCF – мономер, димер или мультимер? ............................................................115
Взаимодействие dCTCF с белком CP190, универсальным компонентом инсуляторных комплексов
...................................................................................................................................................................117
Роль C- и N-концевых доменов в функциональной активности белка dCTCF....................................119
3
Взаимодействие с белком CP190 не является критическим для реализации функций белка dCTCF in
vivo ............................................................................................................................................................122
3.3.2. PITA И ZIPIC – ТИПИЧНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ АРХИТЕКТУРНЫХ БЕЛКОВ, ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИЕ С СР190......124
ДНК-связывающие белки Pita и ZIPIC – новые партнеры белка СР190...............................................125
Изучение полногеномных профилей связывания белков Pita и ZIPIC................................................128
Функциональные свойства белков Pita и ZIPIC .....................................................................................133
CP190-взаимодействующий участок в составе Pita – роль в развитии и рекрутировании СР190 на
геномные сайты.......................................................................................................................................138
3.3.3. OPBP – СПЕЦИФИЧНЫЙ ПРОМОТОРНЫЙ ФАКТОР, ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИЙ С СР190..................................146
Белок Opbp - новый партнер белка СР190 ............................................................................................146
Геномное распределение белка Opbp..................................................................................................150
Opbp в регуляции экспрессии генов рибосомальных белков in vivo. ................................................154
Сайты связывания Opbp в поддержании дистанционных взаимодействий в модельной системе.
...................................................................................................................................................................156
Сайты связывания Оpbp как энхансер-блокирующие элементы........................................................160
3.3.4. ZAF1 – НАИБОЛЕЕ ПРОСТО УСТРОЕННЫЙ С2Н2-БЕЛОК, ОБЛАДАЮЩИЙ АРХИТЕКТУРНЫМИ СВОЙСТВАМИ ...162
Белок ZAF1 связывается в первую очередь с активными промоторами в эмбрионах дрозофилы.162
ZAD-домен белка ZAF1 в процессе блокирования энхансера и организации дистанционных
взаимодействий в модельных системах. ..............................................................................................165
3.4. ЗНАЧЕНИЕ ZAD-ДОМЕНА ВО ВЗАИМОДЕЙСТВИИ МЕЖДУ АРХИТЕКТУРНЫМИ БЕЛКАМИ ........................... 170
3.4.1.ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ САЙТОВ СВЯЗЫВАНИЯ АРХИТЕКТУРНЫХ БЕЛКОВ В МОДЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ
РЕАЛИЗУЕТСЯ ТОЛЬКО МЕЖДУ ОДИНАКОВЫМИ ПАРАМИ...................................................................................171
3.4.2.ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АРХИТЕКТУРНЫХ БЕЛКОВ, СОДЕРЖАЩИХ В СВОЕМ СОСТАВЕ ZAD-ДОМЕНЫ....................172
Колокализация белков Zw5, Pita и ZIPIC на геномных сайтах .............................................................172
ZAD-домены эффективно образуют гомо-, но не гетеродимеры. ......................................................175
Pita или ZIPIC способны поддерживать дистанционные взаимодействия в трансгенных линиях
Drosophila .................................................................................................................................................179
3.5. АРХИТЕКТУРНЫЕ БЕЛКИ: КОМБИНАТОРИКА САЙТОВ СВЯЗЫВАНИЯ - ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ ГРАНИЦ .......... 183
3.5.1.КООПЕРАТИВНАЯ РАБОТА АРХИТЕКТУРНЫХ БЕЛКОВ.................................................................................185
Двух сайтов dCTCF на границе Fab-8 недостаточно для блокирования активности. ........................185
Pita в кооперации с dCTCF способствует активности Mcp ...................................................................188
Для изолирующей функции границы Fub необходим сайт Su(Hw) ....................................................193
3.5.2. УЧАСТИЕ СР190 В БЛОКИРОВАНИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ МЕЖДУ РЕГУЛЯТОРНЫМИ ДОМЕНАМИ...................195
3.5.3. ФОРМИРОВАНИЕ ГРАНИЦЫ МЕЖДУ АКТИВНЫМ И РЕПРЕССИОННЫМ ХРОМАТИНОМ – РОЛЬ ENY2..............198
ENY2 взаимодействует с доменом «цинковые пальцы» белка dCTCF Drosophila.............................198
4
ENY2 в поддержании барьерной активности dCTCF-зависимых инсуляторов ..................................200
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.....................................................................................................................................206
ВЫВОДЫ................................................................................................................................................212
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ .........................................................................214
БЛАГОДАРНОСТИ..............................................................................................................................244
