1 / 33

Группа геномного анализа сигнальных систем клетки ИБХ РАН

Поиск функциональных различий геномов человека и шимпанзе, связанных с инсерционным мутагенезом мобильных элементов. Группа геномного анализа сигнальных систем клетки ИБХ РАН. Человек. Шимпанзе. Изменения генотипа и фенотипа идут рука об руку. Человек. Шимпанзе. Сознание. Агрессия. ИБХ.

ringo
Download Presentation

Группа геномного анализа сигнальных систем клетки ИБХ РАН

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Поиск функциональных различий геномов человека и шимпанзе, связанных с инсерционным мутагенезом мобильных элементов Группа геномного анализа сигнальных систем клетки ИБХ РАН

  2. Человек Шимпанзе Изменения генотипа и фенотипа идут рука об руку

  3. Человек Шимпанзе Сознание Агрессия

  4. ИБХ Статистика генома человека Длина ~3,2млрд. п.о. Экзоны ~1.5% Гены (с интронами) ~35% Повторяющиеся последовательности >60% Большая часть геномных повторов представлена мобильными элементами

  5. Геномы человека и шимнанзе (каждый ~3·109 пн) идентичны приблизительно на 98.8 %

  6. Из всего многообразия человек-специфичных последовательностей следует отбросить позиции, полиморфные в популяции Homo sapiens (около 20 млн пар оснований)

  7. Основные цитогенетические отличия (150 млн п.н.): -Человеческая хромосома 2 - продукт слияния двух предковых хромосом (у шимп. - хр 12 и 13) -Перицентрические инверсии на хромосомах 1 и 18 -Массированные перестройки гетерохроматина -Обмен ДНК в центромерных и теломерных районах хромосом -Перестройки и транслокации некоторых генных семейств -Протяжённые делеции, инверсии и дупликации (особенно Y)

  8. Появление и инактивация генов: -У человека инактивирован ген CMP длягидроксилазы сиаловой кислоты (единственное биохимическое различие чел. и шимп.) -Потеря у человека значительного количества (около 200) генов обонятельных рецепторов -Убыстренная эволюция кластеров генов, вовлечённых в работу иммунной системы (лейкоцитарные рецепторы) -Человек-специфичный трансмембранный белок неизв. функции c1orf37-dup -Человек-специфичная регуляторная (?) РНК HAR1F (в эмбриональной новой коре).

  9. Короткие нуклеотидные замены: - Около 36 млн пн - Многие затрагивают белок-кодирующие области - Многие в регуляторных областях генов - Учёные тонут в потоке информации

  10. Специфичные мобильные элементы: - Около 8000 внедрений (около 6 млн пн) - L1 (1200 представителей) - Alu (5500 копий) - SVA (900 копий) - Эндогенные ретровирусы (150 представителей)

  11. МОБИЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ: 1) Мишени для специфической рекомбинации 2) Предоставляют новые сайты сплайсинга 3) Содержат работающие промоторы и энхансеры 4) Предоставляют сигналы полиаденилирования 5) Трансдуцируют (переносят) уникальные последовательности ДНК 6) Создают псевдогены

  12. Эндогенные РетроВирусы (ЭРВ)-самая сложноорганизованная группа ретроэлементов.Обладают по крайней мере тремя функциональными генами и множеством регуляторных последовательностей, сосредоточенных в Длинных Концевых Повторах (англ. LTR), фланкирующих “тело” ЭРВ

  13. Единственная активная до недавнего времени группа ЭРВ, имеющая человек-специфических представителей– HERV-K (HML2)

  14. Около 90% HERV-K существует в виде одиночных LTR

  15. чсЭРВ HERV-K(HML2) формируют отдельный кластер на филогенетическом древе

  16. HS семейство человек-специфичных LTR: гомология ~98% Buzdin et al. Genomics, 2003 <Скрининг геномных баз данных> HS семейство ~180 представителей, 85% из них – человек-специфичные

  17. Функциональная характеристика человек-специфичных ЭРВ: Промоторная активность LTR Картирование точки старта транскрипции Kovalskaya et al. Virology., 2006

  18. Функциональная характеристика человек-специфичных ЭРВ: Промоторная активность LTR Полногеномный поиск промоторно-активных чсЭРВ

  19. GREM – Genomic Repeat Expression Monitor Buzdin et al. NAR, 2006

  20. GREM and RT-PCR data: positive correlation • Как минимум 50% всех чсЭРВ служат функциональными промоторами для транскрипции уникальной геномной ДНК хозяина Buzdin et al. NAR, 2006

  21. чсЭРВ транскрибируются на уровнях, сравнимых с экспрессией известных генов человека Buzdin et al. J.Virol., 2006

  22. В целом, корреляция между промоторной активностью LTR и соседних генов отсутствует Buzdin et al. J.Virol., 2006

  23. Могут ли LTR, расположенные в интроне гена в противоположной направлению транскрипции гена ориентации, приводить к образованию антисмысловых РНК и участвовать в регуляции по механизму РНК-интерференции? LTR LTR преимущественно фиксируются в геноме в ориентации, противоположной направлениютранскрипции близлежащего гена.

  24. SLB SLC экзон 5 LTR LTR экзон 22 23 экзон 24 экзон 6 транскрипт 3 транскрипт 1 транскрипт 2 Изучение влияния человек-спецефических ретроэлементов HERV-K (HML-2) на транскрипцию близлежащих генов. LTR до 5 т. п. н. • Для анализа было отобрано 13 человек-специфических элементов • Только LTR в интроне гена SLB (selective LIMbinding factor, rat homolog) и SLC(sodiumbicarbonate cotransporter) служат промоторами для транскриптов,перекрывающихся с экзоном. • Экспрессия транскрипта 1 приводит к уменьшению количества РНК SLBв 2,6 раза

  25. Такие антисмысловые РНК транскрибируются во многих тканях:

  26. Для исследования функциональной роли обнаруженных антисмысловых транскриптов были созданы стабильно трансфецированные клеточные линии Данные для линии Tera 1: => первый известный пример чел.-сп. антисмысловой регуляции транскрипции генов Эволюционная роль?

  27. Полногеномный скрининг энхансорной активности чсЭРВ: из 9 элементов, близко (до 5 тпн) расположенных к точке начала транскрипции генов, четыре являются существенными модуляторами активности промоторов соответствующих генов на модели клеточных культур

  28. Выводы: -Человек-сп. ЭРВ работают in vivo как активные промоторы и энхансоры. -Это может делать их регуляторами соседних генов, через энхансерную активность или экспрессию антисмысловых РНК. -Выявлено 6 случаев влияния чсЭРВ на экспрессию функциональных генов -Гипотеза о вовлечённости чсЭРВ в процесс видообразования человека не может быть исключена. -Тысячи других человек-специфичных мобильных элементов ожидают анализа

  29. ИБХ Слева направо, сверху вниз – Е.В.Гогвадзе, Д.А. Гиляров, Т.В.Чалая, К.В.Ходосевич, C.В.Устюгова, Е.В. Ковальская, И.З.Мамедов, M.H. Lebrun, Ю.Б.Лебедев, Е.Д. Свердлов На разных этапах работа финансировалась грантами РФФИ, Президентской программой поддержки молодых учёных, программой поддержки научных школ, российской программой "Геном человека", Программой по молекулярной и клеточной биологии РАН, грантами INTAS, Чешской Академии наук, FEBS и EMBO

More Related