9 эпигенетика
-
Upload
tophisopam -
Category
Documents
-
view
367 -
download
0
Transcript of 9 эпигенетика
![Page 1: 9 эпигенетика](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022060119/55904e171a28ab380e8b46f8/html5/thumbnails/1.jpg)
Эпигенетика
![Page 2: 9 эпигенетика](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022060119/55904e171a28ab380e8b46f8/html5/thumbnails/2.jpg)
Не все определяется последовательностью нуклеотидов в ДНКВсе клетки организма обладают одной и той же ДНК, но при этом сами по себе сильно отличаются друг от друга
Наличие у самок млекопитающих двух Х-хромосом не приводит к тому, что у них есть в 2 раза больше белков, закодированных этими хромосомами
Однояйцевые близнецы могут отличаться друг от друга
У одного и того же существа могут быть разноцветные глаза
![Page 3: 9 эпигенетика](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022060119/55904e171a28ab380e8b46f8/html5/thumbnails/3.jpg)
Инактивация Х-хромосомыГен 6-глюкозо-фосфатдегидрогеназы мыши находится на X-хромосомеУ мышей с мутацией в одной из двух Х-хромосом часть эритроцитов имеет активный белок, а часть – мутантныйЭто означает, что вторая Х-хромосома случайным образом инактивируетсяУ особей с тремя Х-хромосомами активна все равно только однаУ мышей отцовская Х-хромосома «выключается» на стадии 2-4 клеток, а потом на стадии бластоцисты «включается» обратно, причем последующая инактивация носит случайный характер (у сумчатых всегда неактивна отцовская)
![Page 4: 9 эпигенетика](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022060119/55904e171a28ab380e8b46f8/html5/thumbnails/4.jpg)
Инактивация Х-хромосомы
Гены с инактивированной Х-хромосомы не экспрессируются
Неактивная Х-хромосома очень плотно упакована в т.н. тельце Барра (Barr body)
![Page 5: 9 эпигенетика](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022060119/55904e171a28ab380e8b46f8/html5/thumbnails/5.jpg)
Dosage compensation
Млекопитающие - инактивация Х-хромосомы
Многие насекомые (кузнечики, сверчки, тараканы) используют XO-систему определения пола. При этом когда Х-хромосома одна, она работает в два раза лучше (активация)
В C. elegans обе X-хромосомы у гермафродитов подавлены, но на ~50%
![Page 6: 9 эпигенетика](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022060119/55904e171a28ab380e8b46f8/html5/thumbnails/6.jpg)
Клеточная памятьПочти все клетки, будучи отделены от организма, «помнят» свою историю
Импринтинг: специфичная в отношении родителя экспрессия генов в диплоидных клетках
Импринтинг: преимущественно затрагиваются гены, участвующие в развитии эмбриона
![Page 7: 9 эпигенетика](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022060119/55904e171a28ab380e8b46f8/html5/thumbnails/7.jpg)
viroids/вироидыНебольшие (от 220 нуклеотидов) паразитные одноцепочечные РНК
Не кодируют никаких генов
Некоторые вироидные РНК являются рибозимами и вырезают себя из транскрипционных интермедиатов
Не имеют характерной для вирусов белковой оболочки
![Page 8: 9 эпигенетика](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022060119/55904e171a28ab380e8b46f8/html5/thumbnails/8.jpg)
Potato spindle tuber viroid
Могут влиять на фенотип организма (непонятно, казалось бы, как – они же не кодируют белки?!)
![Page 9: 9 эпигенетика](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022060119/55904e171a28ab380e8b46f8/html5/thumbnails/9.jpg)
RNA interference
![Page 10: 9 эпигенетика](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022060119/55904e171a28ab380e8b46f8/html5/thumbnails/10.jpg)
Andrew Z. Fire Craig C. Mello1/2 of the prize 1/2 of the prizeUSA USAStanford University University of MassachusettsSchool of Medicine Medical SchoolStanford, CA, USA Worcester, MA, USA
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2006"for their discovery of RNA interference - gene silencing by double-stranded RNA"
![Page 11: 9 эпигенетика](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022060119/55904e171a28ab380e8b46f8/html5/thumbnails/11.jpg)
сайленсингЗаражение картофеля PSTV приводит к метилированию последовательностей ДНК, гомологичных геному PTSV
Введение в геном множественных копий гена приводит к сайленсингу эндогенных копий
Мутации белков, вовлеченных в RNAi приводят к исчезновению центромерного гетерохроматина у S.pombe
![Page 12: 9 эпигенетика](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022060119/55904e171a28ab380e8b46f8/html5/thumbnails/12.jpg)
Центромеры и гетерохроматин
RITS – RNA Induced Transcriptional gene Silencing
Направляет метилирование ДНК в областях, комплементарных siRNA
Направляет модификацию (метилирование) гистонов
Но из всего это следует, что должна существовать специальная центромерная РНК?
Действительно, в области центромеры Х-хромосомы есть два разнонаправленных промотора, направляющие синтез dsRNA, процессируемой далее в scRNA (Xist & Tsix). По другим данным, Tsix нужен для инактивации Xist
Если ввести ген Xist в другую (неполовую) хромосому, то она тоже будет инактивирована
![Page 13: 9 эпигенетика](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022060119/55904e171a28ab380e8b46f8/html5/thumbnails/13.jpg)
13
Инактивация Х-хромосом
![Page 14: 9 эпигенетика](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022060119/55904e171a28ab380e8b46f8/html5/thumbnails/14.jpg)
НуклеосомыСостоят из гистонов
Гистоны могут модифицироваться
![Page 15: 9 эпигенетика](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022060119/55904e171a28ab380e8b46f8/html5/thumbnails/15.jpg)
Модификации гистонов
![Page 16: 9 эпигенетика](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022060119/55904e171a28ab380e8b46f8/html5/thumbnails/16.jpg)
Ацетилирование гистонов
Ацетилирование остатков лизина уменьшает положительный заряд и ослабляет связывание с ДНК
Препятствует образованию ‘30 nm fiber’
Промотирует связывание факторов транскрипции
Помимо гистоновых ацетилаз, существуют также и деацетилазы
![Page 17: 9 эпигенетика](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022060119/55904e171a28ab380e8b46f8/html5/thumbnails/17.jpg)
Метилирование гистоновМетилироваться могут остатки лизина
![Page 18: 9 эпигенетика](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022060119/55904e171a28ab380e8b46f8/html5/thumbnails/18.jpg)
метилированиеСуществует множество разных метилаз, отвечающих на разные процессы
![Page 19: 9 эпигенетика](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022060119/55904e171a28ab380e8b46f8/html5/thumbnails/19.jpg)
Связь модификаций
Возникновение одной модификации может как препятствовать появлению другой, так и помогать ее появлению
![Page 20: 9 эпигенетика](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022060119/55904e171a28ab380e8b46f8/html5/thumbnails/20.jpg)
Нуклеотиды ДНК
![Page 21: 9 эпигенетика](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022060119/55904e171a28ab380e8b46f8/html5/thumbnails/21.jpg)
CpG-island
Метилируются цитозины в палиндромной последовательности CG
5’ CpG 3’3’ GpC 5’
![Page 22: 9 эпигенетика](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022060119/55904e171a28ab380e8b46f8/html5/thumbnails/22.jpg)
22
Связь метилирования ДНК и ацетилирования гистонов
![Page 23: 9 эпигенетика](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022060119/55904e171a28ab380e8b46f8/html5/thumbnails/23.jpg)
23
ДНК-метилазыDnmt1: эмбрион погибает на ранних стадиях
Dmnt2: нет видимых эффектов
Dnmt3: эмбрион погибает на поздних стадиях
Dnmt4: эмбрион погибает на ранних стадиях
Dnmt5: не возникает импринтинг
![Page 24: 9 эпигенетика](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022060119/55904e171a28ab380e8b46f8/html5/thumbnails/24.jpg)
24
Метилирование при дифференцировке клеток
![Page 25: 9 эпигенетика](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022060119/55904e171a28ab380e8b46f8/html5/thumbnails/25.jpg)
Метилирование ДНК
Сравнение ДНК близнецов
Зеленый: больше
Желтый: столько же
Красный: меньше
![Page 26: 9 эпигенетика](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022060119/55904e171a28ab380e8b46f8/html5/thumbnails/26.jpg)
26
наследование по ламарку
![Page 27: 9 эпигенетика](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022060119/55904e171a28ab380e8b46f8/html5/thumbnails/27.jpg)
27
BNDF - нейротропный фактор моза
У крысы, употребляющих кокаин, как и у людей развивается зависимость
В мозгу начинает излишне экспрессироваться BDNF
Метилируются гистоны и ДНК
При этом модификация происходит также и в половых клетках
Самцы в следующем поколении более устойчивы к действию кокаина (дольше развивается привыкание)
![Page 28: 9 эпигенетика](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022060119/55904e171a28ab380e8b46f8/html5/thumbnails/28.jpg)
Что запомнить:Метилирование ДНК как способ регуляции транскрипции
Модификация гистонов как способ упаковки ДНК в гетерохроматин
ncRNA как «маркеры» модифицируемых областей ДНК
Импринтинг: специфичная в отношении родителя экспрессия генов в диплоидных клетках