ВВЕДЕНИЕ................................................................................................................................. 4
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ....................................................................................... 10
1.1. Губки – важнейший объект биологии развития .................................................. 10
1.1.1. Губки в контексте эволюции многоклеточных животных ....................... 10
1.1.2. Жизненный цикл и клеточные типы губок ................................................ 12
1.1.3. Морфогенетические и регенеративные процессы губок .......................... 16
1.1.4. Характеристика холодноводных беломорских губок ............................... 19
1.2. Системы регуляции экспрессии генов многоклеточных животных.................. 24
1.2.1. Общие сведения об уровнях регуляции экспрессии генов ....................... 24
1.2.2. Регуляция экспрессии на уровне транскрипции........................................ 25
1.2.3. Регуляция экспрессии на уровне трансляции ............................................ 28
1.2.4. Эволюция регуляторных механизмов многоклеточных ........................... 31
1.3. Регуляция экспрессии генов отдельных метаболических систем...................... 37
1.3.1. Метаболические пути обмена железа ......................................................... 37
1.3.2. Актины и актин-связывающие белки ......................................................... 44
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ............................................................................... 48
2.1. Сбор образцов губок............................................................................................... 48
2.2. Опыты с реагрегацией клеток губок ..................................................................... 48
2.3. Секвенирование и сборка геномов губок ............................................................. 49
2.3.1. Секвенирование ДНК на платформе Illumina ............................................ 50
2.3.2. Секвенирование ДНК на платформе Oxford Nanopore Technologies....... 50
2.3.3. Сборка и аннотация геномов ....................................................................... 51
2.4. Секвенирование и сборка транскриптомов губок ............................................... 52
2.4.1. Секвенирование РНК на платформе Illumina............................................. 52
2.4.2. Сборка и аннотация транскриптомов ......................................................... 53
2.4.3. Анализ дифференциальной экспрессии H. dujardinii................................ 53
2.4.4. RACE-анализ................................................................................................. 54
2.5. Анализ протеомов губок ........................................................................................ 55
2.5.1. Эволюционный анализ белков и их доменов............................................. 55
2.5.2. Моделирование трехмерной структуры белков......................................... 55
2.5.3. Анализ совместной эволюции компонентов пути биосинтеза гема ........ 55
2.5.4. Кластеризация неконсервативных ферритинов......................................... 56
2.5.5. Экспрессия рекомбинантного нейроглобина и спектрофотометрия ....... 57
2.5.6. Нативный гель-электрофорез ферритинов ................................................. 573
2.5.7. Времяпролетная масс-спектрометрия......................................................... 58
2.5.8. Жидкостная хроматография / тандемная масс-спектрометрия ................ 58
2.5.9. Трансмиссионная электронная микроскопия с детекцией железа........... 59
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ..................................................................................................... 61
3.1. Характеристика собранных геномов и транскриптомов беломорских губок... 61
3.1.1. Результаты секвенирования ДНК................................................................ 61
3.1.2. Геном губки H. dujardinii ............................................................................. 64
3.1.3. Геном губки H. panicea ................................................................................ 65
3.1.4. Результаты секвенирования РНК ................................................................ 67
3.1.5. Транскриптом губки H. dujardinii ............................................................... 69
3.1.6. Транскриптом губки H. panicea................................................................... 73
3.2. Регуляция экспрессии генов метаболизма железа у губок ................................. 74
3.2.1. Гены-участники метаболизма железа ......................................................... 74
3.2.2. Регуляция трансляции на уровне системы IRP/IRE .................................. 77
3.2.3. Регуляции транскрипции на уровне системы HIF/HRE............................ 79
3.2.4. Дегидратаза δ-аминолевуленовой кислоты (ALAD)................................. 80
3.2.5. Глобины ......................................................................................................... 85
3.2.6. Ферритины..................................................................................................... 88
3.3. Деацетилазы гистонов губок ................................................................................. 99
3.4. Регуляция экспрессии генов актинов и актин-связывающих белков .............. 103
ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ................................................................................................. 106
4.1. Регуляция метаболизма железа у губок в контексте регуляции у эукариот ... 106
4.1.1. Функциональная характеристика низкоконсервативных белков........... 106
4.1.2. Аллостерическая регуляция ALAD........................................................... 109
4.1.3. Регуляция экспрессии генов у других губок и животных ...................... 110
4.2. Деацетилазы гистонов губок как часть системы ремоделирования хроматина 112
4.3. Разнообразие функций актинов у многоклеточных .......................................... 113
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ...................................................................................................................... 115
ВЫВОДЫ................................................................................................................................ 119
БЛАГОДАРНОСТИ ............................................................................................................... 120
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.................................................................................................... 121
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА ................................................................................... 122
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...................................................................................................... 124
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Дополнительные рисунки.................................................................... 143
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Дополнительные таблицы.................................................................... 149
