уровне. К вопросам эпигенетики можно отнести и весь комплекс проблем, связанных с пространственной организацией ДНК в ядре. Работы последних лет отчетливо показали, что в ядре эукарио-тической клетки имеются активные и неактивные зоны. Простое перемещение гена из одной зоны в другую может привести к началу либо прекращению его экспрессии. Важную роль в организации внутриядерного пространства играет ядерный матрикс, предоставляющий структурную основу для организации мультиферментных комплексов, участвующих во всех генетических процессах (репликации и транскрипции ДНК, созревании рНк и др.). ДНК интерфазных хромосом организована в структурные домены, или петли, закрепленные на ядерном матриксе. В течение многих лет разные группы ученых проводили исследования, направленные на картирование организации тех или иных областей генома в петли-домены. Для решения этой задачи предложен ряд биохимических подходов, позволяющих картировать участки ДНК, прикрепленные к ядерному матриксу. В нашей лаборатории разработана принципиально новая процедура, позволяющая разрезать геном на индивидуальные петли-домены, которые могут быть далее разделены с помощью современных электрофоретических методов. Используя этот метод, мы построили карту доменной организации гена дистрофина человека - наиболее протяженного из известных в настоящее время генов. Показано, что этот ген организован в девять петель, разделенных восьмью областями прикрепления к ядерному матриксу, причем протяженность некоторых из них сопоставима с длиной петель. Таким образом, можно говорить о том, что ген дистрофина состоит из двух компартментов: петли ДНК и области прикрепления к ядерному матриксу. Используя
технику гибридизации индивидуальных проб in situ с иммобилизованными на стекле препаратами экстрагированных 2 М NaCl ядер, мы впервые в мире показали, что петли ДНК, картированнные с помощью биохимического подхода, соответствуют петлям, которые можно непосредственно увидеть на цитологических препаратах. Это же касается и областей прикрепления к ядерному матриксу. Полученные результаты не только подтверждают адекватность разработанного нами метода картирования доменной организации генома, но и служат веским подтверждением правильности радиально-петлевой модели организации хромосом в интерфазных ядрах.
Карта доменной организации гена дистрофина показывает, что горячие точки перестроек локализованы в областях прикрепления к ядерному матриксу, что может указывать на активную роль ядерного матрикса в индукции хромосомных аберраций.
Razin S., Gromova I.I., Iarovaia O.V. 1995. Specificity and functional significance of DNA interaction with the nuclear matrix: New approaches to clarify the old questions. Int. Rev. Cytol. 162B, 405-448.
Razin S.V. 2001. The nuclear matrix and chromosomal DNA loops: is there any correlation between partitioning of the genome into loops and functional domains. Cell. Mol. Biol. Lett. 6, 59-69.
Razin S.V., Hancock R., Iarovaia O., Westergaard O., Gromova I., Georgiev G.P. 1993. Structural-functional organization of chromosomal DNA domains. Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol. 58, 25-35.
Razin S.V., Petrov P., Hancock R. 1991. Precise localization of the P-globin gene cluster within one of the 20-to 300-Kilobase DNA fragment released by cleavage of chicken chromosomal DNA at topoisomerase II site in vivo: evidence that the fragment are DNA loops or domains. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 88, 8515-8519.
ДРЕВНЯЯ ДНК, ПАЛЕОГЕНОМНКА И АНТРОПОГЕНЕЗ
Е. Е. Куликов, А. Б. Полтараус
Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгелъгардта Российской академии наук
e-mail: avant@eimb.ru
Разработка новых методов анализа ДНК в конце восьмидесятых годов сделала возможным анализ древней ДНК - генетического материала, выделенного из останков живых организмов и их частей вне зависимости от возраста образцов. Наиболее частыми мишенями при изучении древней ДНК являются повторяющиеся участки генома -ДНК митохондрий и хлоропластов, ДНК сател-литных повторов половых хромосом и аутосом. Теоретическим максимальным сроком жизни ДНК в образце считается 130000 лет. Тот факт, что ДНК в древнем материале находится в деградированном виде, накладывает ограничения на длину исследуемых фрагментов генома.
Три года назад мы начали нашу работу с древней ДНК с не очень древнего материала - человеческих волос из антропологических коллекций. ДНК выделяли из волос восточных эвенков, собранных антропологической экспедицией МГУ в начале 70-х годов XX века. Основная цель нашей работы состояла в доказательстве возможности использования срезанных у корня волос без луковиц как источника ДНК для изучения генетической структуры популяции восточных эвенков и изучение этой структуры. Сравнительный анализ полученных нуклеотидных последовательностей мтДНК с данными для других популяций, полученными российскими и зарубежными авторами,
позволяет характеризовать структуру митотипов эвенков как типичную для азиатской расы. Выявлена высокая степень внутрипопуляционного нуклеотидного разнообразия изученной популяции и глубокой древности эвенков, что имеет и антропологическое подтверждение.
При вычислении нами генетических расстояний эвенков от других популяций региона мы обнаружили, что эвенки ближе всего к монголам, корейцам и алтайцам.
Следующим объектом, предложенным археологами из Алтайского университета, были уникальные находки - костные останки 3-6-месячных младенцев и взрослых индивидов, найденные в синхронном захоронении при раскопках древней стоянки Березовая Лука в предгорьях Алтая на берегу притока Оби. Стоянка относится к эпохе ранней бронзы (конец третьего-начало второго тысячелетия до н.э.). Эти находки уникальны благодаря исключительно хорошим условиям захоронения, позволившим костям младенцев сохраниться. Согласно анализу митотипов, взрослые индивиды являются носителями типично европеоидных вариантов первичной структуры контрольного региона мтДНК, в то время как ми-тотипы детей характерны для монголоидных групп. Ни у одного младенца мы не обнаружили нуклеотидные последовательности хромосомы Y, что позволяет предположить их принадлежность к женскому полу. Наши данные подтверждают гипотезу историков о вторжении на Алтай в эпоху ранней бронзы европеоидных групп с вытеснением местного азиатского субстрата. Предполагаемая принадлежность младенцев - носителей по материнской линии монголоидных молекулярных маркеров - к женскому полу может указывать на существование в елунинской культуре селективного по полу инфантицида, описанного для родственных культур.
В качестве иллюстрации работы с древней ДНК вымерших животных из музейных коллекций приведем нашу совместную работу с зоологами из ИПЭЭ по определению таксономического статуса недавно описанного во Вьетнаме вида копытного животного Pseudonovibos spiralis. Известно про новый вид немного, и описан он лишь по
рогам и фрагменту черепа, т.е. ни один представитель этого вида не найден ни в живом виде, ни в виде целого скелета или черепа. Один из немногих известных экземпляров рогов этого животного находится в России, в коллекции Зоологического музея МГУ. Сведения об этом виде разрознены и мало достоверны, и вопрос таксономического положения P. spiralis оставался открытым. Особенностью этого вида является форма рогов, характерная скорее для козьих, и угол отхождения их от черепа, характерный для буйволов. Это необычное сочетание морфологических признаков не позволяло уверенно отнести P. spiralis ни к козам, ни к буйволам. Сравнительный филогенетический анализ первичных структур гена митохондриальной 12S РНК, амплифицированного из музейного образца рогов, со структурой этого гена других копытных, доступными через GeneBank, выявил высокую степень сходства P. spiralis с азиатскими буйволами. Таким образом, мы уточнили филогенетическое положение этого нового удивительного вида. Тот факт, что образцы ДНК, выделенные из костей и рогов, были идентичны и уникальны, позволяет отвергнуть гипотезу о возможной подделке исходного образца.
Дальнейшее использование хранящегося в музеях и коллекциях биоматериала в качестве источника ДНК способно активно содействовать развитию палеогеномики и этногеномики в России, одновременно раздвигая временные границы от сбора материала до молекулярного анализа и сокращая экономические затраты на сбор материала. Кроме этого, становится возможной молекулярная характеристика уже несуществующих популяций и ретроспективный анализ истории генофонда современных народов.
Все работы проведены в сотрудничестве с археологами, антропологами, зоологами и историками, чье участие мы высоко ценим. По инициативе академика Т.И. Алексеевой (Институт археологии РАН) и при активной поддержке дирекции ИМБ РАН и РФФИ в ИМБ РАН создан Межинститутский кабинет по изучению древней ДНК, доступный для ученых из других учреждений в рамках выполнения совместных проектов.
НОВЫЙ МЕХАНИЗМ РЕГУЛЯЦИИ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ У БАКТЕРИЙ, ОСНОВАННЫЙ НА ВЗАИМОДЕЙСТВИИ МАЛЫХ МОЛЕКУЛ С ЛИДЕРНОЙ мРНК
А. С. Миронов
Государственный научный центр Российской Федерации "ГосНИИгенетика"
e-mail: alexmir@genetika.ru
За последние 20 лет появилось множество данных, свидетельствующих о неканонических функциях РНК в регуляции метаболических процес-
сов. Классическим примером такой регуляции служит аттенюация транскрипции и трансляции у бактерий. Общий принцип этого механизма осно-
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.