Список сокращений

ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота

ПЦР – полимеразная цепная реакция

Junk DNA – генетический балласт

SAGA – сложный ацилтрансферазный комплекс

HAT – гистоацилтрансфераза

HDAC – гистодиацетилаза

5mC – 5-метил-цитозин

MDBP1 – главный ДНК-связывающий белок

MAGI – ассоциированная концепция инактивации генов

Rb – ретинобластома

RLGS – рестрикционно-ориентированное геномное сканирование

Ub - убиквитин

MSP – специфическое метилирование ПЦР

Содержание

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………........ 7

Раздел 1. Обзор литературы …………………………………………… 8-36

Глава 1. Метилирование днк у млекопитающих …………………………… 8-10

1.1 Метилирование ДНК: общие сведения ……….……..………........................ 10

1.2 Метилирование ДНК генома млекопитающих ............................................... 11

1.3 Распределение CpG динуклеотидов в геноме человека ……......................... 11

1.4 CpG-супрессия ………………………………..…………………................ 11-12

1.5 CpG-островки …………………………..…………………………………. 11-12

1.6 Метилирование одиночных CpG-нуклеотидов ……………….……….….... 12

Глава 2. Метилирование днк: биохимия …………………………................ 13-18

2.1 Ацетилирование гистонов …………………………………..…………..... 13-14

2.2 ДНК-метилтрансферазы ……………………………………...................... 14-15

2.3 Необходимость метилирования ДНК у эукариот …………………........ 15-16

2.4 ДНК-метилтрансфераза 1 и ДНК-метилтрансфераза 3............................ 16-17

2.5 Метилирование генома как динамический процесс ………..…………….... 17

2.6 Метилирование ДНК: влияние на структуры хроматина …….………... 17-18

Глава 3. Биологическое значение метилирования днк ……………………. 19-22

3.1 Импринтинг: общебиологический аспект ………………………................... 19

3.2 Регуляция метилирования ДНК в эукариотических клетках ….................... 20

3.3 Метилирование ДНК во время эмбриогенеза ……………..……………. 20-21

3.4 Регуляция экспрессии с помощью метилирования ДНК ..……………... 21-22

Глава 4. Роль метилирования днк в канцерогенезе ……………………….. 23-36

4.1 Мутации метилированной ДНК ………………………..………..........….. 23-24

4.2 Региональное гиперметилирование в опухолях ……………………….... 24-25

4.3 Роль метилирования при канцерогенезе ……………..………………….. 25-28

4.4 Нарушение метилирования ДНК при канцерогенезе …….............………... 28

4.5 Опухолевые клетки: свойства и метилирование ДНК ...…..…………..... 28-29

4.6 Метилирование CpG-островков в геноме опухолевых клеток ................ 29-30

4.7 Полное гипометилирование генома и локальное гиперметилирование. Их роль. 5-МеС как эндогенный мутаген ………..………………………..…….. 30-33

4.8 Гены инактивированные метилированием в опухолях …….................... 33-36

Раздел 2. Материал, методология и методики ………............ 37-45

Глава 1. Метилирование днк: методы исследования ……………..……........... 37

1.1 Выделение и очистка ДНК …………………………………….....……… 37-41

1.2 Бисульфитный метод и постановка амплификации Определние гиперметилированных участков генов PTEN, MGMT и p16.….……..…… 41-45

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………...……………….…………...……..... 46

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ …………………………….. 47

Введение

В процессе развития многоклеточных организмов меняется активность генов – одни гены до поры до времени неактивны (репрессированы), тогда как другие активны в раннем развитии. Наблюдаемые изменения активности генов лежат в основе клеточной дифференцировки. Обратимые изменения активности генов в процессе индивидуального развития организма, не связанные с нарушением нуклеоидной последовательности ДНК, но приводящие к сохранению неактивного или активного состояния генов в ряду клеточных поколений, называют эпигенетическими. Самостоятельный интерес представляет исследования тех эпигенетических изменений генной активности, которые могут наследоваться при размножении особей, в последующих поколениях. Неактивное состояние гена может быть обусловлено особой компактной структурой хроматина (гетерохроматина), которая образуется в результате взаимодействия ДНК со специфическими хромосомными белками. В некоторых случаях образвоание такой стуктуры хроматина объясняют метилированием ДНК и, напротив, деметилирование ДНК может сопровождаться активацией гена. Установлено, что физиологическое метилирование ДНК – единственная ковалентная модификация молекулы ДНК – осуществляется путем переноса метильной группы с S-аденозил метионина на 5-ю позицию пуринового кольца цитозина. Метилирование ДНК обнаруживается на разных стадиях эволюции в таких различных организмах как E.coli и H.sapience. Однако некоторые виды, такие как D.melanogaster обходятся без метилирования ДНК. В клетках человека и грызунов чужеродные вирусные последовательности быстро и эффективно метилируются, что обеспечивает надежное выключение вирусных генов. Таким образом, роль метилирования ДНК в распознавании и уничтожении чужого генетического материала сохранилась на протяжении эволюции. Очевидно, что многообразие функций метилирования и важность процессов, в которых оно участвует, предполагает наличие достаточно жесткой регуляции. В исследованиях на экспериментальных моделях было показано, что нарушение регуляции метилирования в эмбриогенезе может приводить к гибели организма. Изменение степени метилирования в соматических клетках взрослого организма наблюдается при некоторых патологических состояниях у человека, в том числе и злокачественных новообразованиях [15].

Так как число онкологических заболеваний среди населения неуклонно растёт, то изучение метилирования в регуляции экспрессии онкогенов приобретает всё большую актуальность. Цель работы - анализ данных по метилированию ДНК.

Основные задачи: во-первых, изучение теоретических аспектов метилирования ДНК, во-вторых, изучение роли метилировния ДНК в канцерогенезе, в-третьих, изучение основных методов метилирования ДНК.