научный журнал по биологии Молекулярная биология ISSN: 0026-8984

ТАИСОВА А.С., ФЕТИСОВА З.Г., ЯКОВЛЕВ А.Г. — 2004 г.

Представленный цикл работ является составной частью общей программы исследований стратегии эффективного функционирования природных светособирающих молекулярных антенн фотосинтезирующих организмов. Настоящая работа посвящена проблеме оптимизации структуры светособирающих антенн переменного размера, контролируемого in vivo интенсивностью света в процессе роста организмов, что делает проблему оптимизации структуры антенны более острой, так как требования к оптимизации становятся более жесткими при увеличении размера антенны. Проведенные ранее модельные расчеты показали, что агрегация пигментов светособирающей антенны - будучи сама по себе одним из универсальных структурных факторов, оптимизирующих функционирование антенны с любой (!) пространственной решеткой, образуемой светособирающими молекулами -позволяет, кроме того, управлять эффективностью антенны, если степень агрегации пигментов является переменным параметром: эффективность антенны растет с увеличением размера единичного антенного агрегата. Это означает, что изменение степени агрегации пигментов, контролируемое размером светособирающей антенны, биологически целесообразно. На примере хлоросомной олигомерной суперантенны зеленых бактерий показано, что этот принцип оптимизации структуры вариабельной антенны, размер которой контролируется интенсивностью света в процессе роста культуры, действительно реализуется in vivo, обеспечивая тем самым высокую эффективность функционирования антенны независимо от ее размера, что, как следствие, позволяет выживать этим организмам в широком диапазоне интенсивностей света.

ФЕТИСОВА З.Г. — 2004 г.

Представленный цикл работ - в соответствии с выдвинутой нами ранее концепцией жесткой оптимизации структуры фотосинтезирующего аппарата по функциональному критерию - продолжает целенаправленный поиск в природных фотосинтетических единицах (ФСЕ) тех фундаментальных принципов их организации, которые предсказаны нами теоретически для оптимальных модельных светособирающих систем. Этот подход позволил определить целый ряд основных принципов организации ФСЕ произвольного, но фиксированного размера. Настоящий цикл работ посвящен проблеме оптимизации структуры светособирающих антенн переменного размера, контролируемого in vivo интенсивностью света в процессе роста организмов, что делает проблему оптимизации структуры антенны более острой, так как требования к оптимизации становятся более жесткими при увеличении размера ФСЕ. В настоящей работе, используя математическое моделирование функционирования природных ФСЕ, мы показали, что агрегация пигментов модельной светособирающей антенны - будучи сама по себе одним из универсальных оптимизирующих факторов - позволяет, кроме того, управлять эффективностью антенны, если степень агрегации пигментов является переменным параметром. В этом случае эффективность антенны растет с увеличением размера единичного антенного агрегата, обеспечивая тем самым высокую эффективность функционирования ФСЕ независимо от ее размера, т.е. изменение степени агрегации пигментов, контролируемое размером светособирающей антенны, биологически целесообразно.

ВОРОБЬЕВ В.И., КОСТЫЛЕВА Е.И., ПОЛЯНИЧКО А.М., ЧИХИРЖИНА Е.В. — 2004 г.

С помощью метода кругового дихроизма (КД) рассмотрено комплексообразование в системе ДНК-бе-лок HMGBl-ионы марганца. Показано, что в трехкомпонентной системе взаимодействие с ДНК как белка, так и ионов металла отличается от рассмотренных ранее взаимодействий в двухкомпоненгных комплексах. Ионы марганца не оказывают влияния на спектр КД свободного белка HMGB1. В то же время ионы Mn 2+ вызывают заметные изменения в спектре КД свободной ДНК в области 260-290 нм. Присутствие этих ионов препятствует сборке упорядоченных надмолекулярных ДНК-белковых структур, характерных для комплексов ДНК с белком HMGB1. Взаимодействие ионов марганца с ДНК оказывает существенное влияние на ее структуру, изменяя свойства участков, связывающихся с молекулами белка. Это приводит к серьезному ослаблению кооперативности связывания белка HMGBl с ДНК. Такие изменения в характере ДНК-белковых взаимодействий наступают уже при концентрациях ионов марганца порядка 0.01 мМ. Более того, нарушения локальной структуры ДНК, вызванные ионами марганца, способствуют появлению новых мест связывания HMGB1 с двойной спиралью ДНК. В то же время нарушения структуры двойной спирали ДНК, вызванные взаимодействием с белком HMGB1, и возрастающие по мере увеличения отношения белок/ДНК, делают ДНК-белковый комплекс особенно чувствительным к ионам марганца. В этих условиях ионы Mn 2+ оказывают сильное влияние на структуру ДНК, что отражается в резком изменении спектров КД ДНК в комплексе в области 260-290 нм. Таким образом, структурные изменения двойной спирали ДНК в тройном комплексе ДНК-HMGB1-Mn 2+ являются результатом совокупных и взаимно обусловленных взаимодействий с ионами Mn 2+ и молекулами белка HMGB1.

LANE D., ДОРОХОВ Б.Д., РАВИН Н.В. — 2004 г.

Стабильное наследование бактериальных хромосом и низкокопийных плазмид зависит от правильного распределения реплицированных молекул между дочерними клетками, механизм которого изучен для кольцевых плазмид F и P1. На примере бактериофага N15, который в лизогенном состоянии не интегрируется в хромосому Escherichia coli, а представляет собой линейную плазмиду с ковалентно замкнутыми концами, изучали механизм сегрегационной стабильности линейных репликонов. Стабильное наследование N15 обеспечивается локусом sop, обладающим гомологией с sop-локусом плазмиды F. Проанализирован механизм экспрессии sop-генов бактериофага N15. Промотор sop-оперона содержит сайт связывания бактериального белка IHF, а также пять копий последовательности CTTTGC, которые перекрывают участки -35 и -10. Показано, что Sop-белки связываются in vitro с фрагментом ДНК, содержащим промотор sop. Транскрипция оперона sop регулируется Sop-белками: продукт первого гена, SopA, репрессирует промотор, в то время как продукт второго гена, SopB, усиливает репрессию. SopB не влияет на активность промотора в отсутствие SopA. Показано, что промотор sop действительно репрессирован в лизогенной по N15 культуре бактериальных клеток. Этот механизм регуляции оперона sop обеспечивает синтез белков SopA и SopB в строго определенных количествах, необходимых для функционирования механизма сегрегационной стабильности, и устраняет случайные флуктуации их внутриклеточной концентрации.

БАРАНОВА А.В., ИВАНОВ Д.В., ТЯЖЕЛОВА Т.В., ЯНКОВСКИЙ Н.К. — 2004 г.

Кратко описаны исследования по картированию хромосомы 13 в рамках Российской национальной программы “Геном человека”. Приведены результаты изучения района 13q14.3, который часто утрачивается в клетках некоторых опухолей человека и может содержать гены, активность которых препятствует возникновению опухолей. Изложена схема поиска таких генов. По мере развития разрешающей способности анализа генома была определена минимальная общая область хромосомы 13, утрачиваемая у больных хроническим В-клеточным лимфолейкозом (В-ХЛЛ). Построена карта экспрессирующихся участков района, содержащего минимальную делетируемую область, и определены гены-кандидаты на роль гена-супрессора опухолевого роста, расположенного в области 13q14. Проведен структурно-функциональный анализ генов-кандидатов и рассмотрены возможные функции этих генов в онкогенезе. Предложена новая стратегия поиска мутаций для выявления потенциального гена-супрессора в области 13q14, основанная на гипотезе о гаплонедостаточности как механизме генетического контроля развития В-ХЛЛ.

ДЫМШИЦ Г.М., ИВАНОВ М.К., РЕВЕНКО А.С. — 2004 г.

С использованием 5'-вырожденных праймеров, подобранных компьютерным анализом, проведено сравнительное типирование мтДНК сахарной свеклы S- и N-типов из различного линейного материала. мтДНК N-типа типична для нормальных растений, мтДНК S-типа участвует в развитии цитоплазматической мужской стерильности. Выявлен ряд N- и S-специфичных маркеров, соответствующих транскрибируемым митохондриальным генам. Один из маркеров принадлежит району orf215 в мтДНК N-типа. Построена физическая карта соответствующего района мтДНК S-типа и найдены существенные различия между геномами двух типов. Обнаружен N-специфичный маркер, включающий реорганизованную область гена rps3 и укороченную копию гена atp9. Исходя из нуклеотидной последовательности этого маркера, разработана схема трехпраймерной ПЦР, с помощью которой показано, что в мтДНК сахарной свеклы представлены одновременно оба варианта области гена rps3, причем обнаруженный нами вариант содержится в субстехиометрических количествах.

ЗАБАРОВСКИЙ Е.Р. — 2004 г.

МАЛЯРЧУК Б.А. — 2004 г.

Сопоставлены мутационные спектры гипервариабельного сегмента 1 (ГВС1) митохондриальной ДНК (мтДНК) восточных шимпанзе (Pan troglodytes schweinfurthi) и человека. Обнаружено сходство основных характеристик этих мутационных спектров (существенное преобладание транзиций над трансверсиями, пиримидиновых транзиций над пуриновыми, транзиций C → T над T → C, соответствие нуклеотидного состава ГВС1 мтДНК). Установлено, что одним из основных механизмов контекст-зависимого мутагенеза мтДНК восточных шимпанзе и человека является смещение (дислокация) цепей ДНК в процессе репликации. На долю нуклеотидных позиций, нестабильность которых объясняется моделью дислокационного мутагенеза, приходится 21% вариабельных позиций ГВС1 шимпанзе. Выявлено сходство вариабельных мотивов ГВС1 мтДНК шимпанзе и человека. С помощью сравнительного анализа нуклеотидных последовательностей ГВС1 неандертальцев и человека установлено, что вариабельные нуклеотиды локализованы у них, главным образом, в участках ДНК, нестабильность которых может быть связана с контекст-зависимыми механизмами мутагенеза.

ОРЛОВСКИЙ И.В., РУБЦОВ П.М., СВЕРДЛОВА П.С. — 2004 г.

Ген рецептора гормона роста (РГР) человека служит примером сложной единицы транскрипции. Ген имеет протяженную 5'-регуляторную область, содержит множество 5'-нетранслируемых экзо-нов, которые в результаты альтернативного сплайсинга присоединяются к белоккодирующим эк-зонам. Транскрипция гена определяется несколькими промоторами, которые находятся на большом расстоянии от кодирующей области гена. В настоящее время известна полная нуклеотидная последовательность гена РГР человека. В обзоре суммированы результаты изучения структуры гена РГР человека и картирования альтернативных 5'-нетранслируемых экзонов гена. Приведены результаты анализа промоторной активности фрагментов гена в системе временной экспрессии ре-портерного гена, а также результаты изучения возможной регуляторной роли короткой открытой рамки считывания, расположенной в одном из 5'-нетранслируемых экзонов гена. Проведен поиск повторяющихся элеменов в гене РГР человека и охарактеризовано несколько полиморфных маркеров, которые могут быть использованы в изучении связи РГР с различными заболеваниями.

БОГДАНОВ А.А., ДОНЦОВА О.А., ЗВЕРЕВА М.Э., ИВАНОВ П.В., ШПАНЧЕНКО О.В. — 2004 г.

Транс-трансляция - уникальный процесс синтеза одной полипептидной цепи с использованием и мРНК, и матричного района тмРНК - необходим для успешной жизнедеятельности клетки в изменяющихся условиях внешней среды. В обзоре рассмотрены новые данные об основных участниках транс-трансляции, условиях, необходимых для ее включения, и последствиях ее работы в клетке. Высказано предположение о роли тмРНК в контроле “качества” трансляции.

ЗЕЛЕНИН А.Б. — 2004 г.

БРАГА Э.А., ГАРЬКАВЦЕВА Р.Ф., ЕРМИЛОВА В.Д., ЗАБАРОВСКИЙ Е.Р., КАЗУБСКАЯ Т.П., КИСЕЛЕВ Л.Л., ЛОГИНОВ В.И., МАЛШКОВА А.В., СЕРЕГИН Ю.А., ХОДЫРЕВ Д.С. — 2004 г.

Ген RASSF1A (3p21.31) относится к группе генов-супрессоров опухолевого роста. Изучен уровень метилирования СрО-островка в промоторном районе этого гена в первичных опухолях почек, молочной железы и яичников в московской популяции (172 случая). Использован метод ПЦР, специфичной к метилированному аллелю (МСП), а также анализ с помощью метилчувствительных рестрикционных эндонуклеаз и последующей ПЦР (МЧРА). Результаты этих методов с высокой достоверностью (согласно ранговой корреляции Спирмана, P < 10 -6) согласуются между собой и с ранее полученными данными бисульфитного секвенирования. По данным МСП и МЧРА частота метилирования промоторного района гена RASSF1A составила 86% (25/29) и 94% (50/53) при почечноклеточном раке, 64% (18/28) и 78% (32/41) при раке молочной железы и 59% (17/29) и 73% (33/45) в эпителиальных опухолях яичников соответственно. Применение набора метилчувствительных рестриктаз (HpaII, HhaI, BshI236I, AciI) повысило чувствительность анализа и позволило изучить статус метилирования 18 СрО-пар промоторного района гена RASSF1A. На основании этих данных удалось оценить плотность метилирования СрО-островка, которая достигала 72% в опухолях почки, 63% при раке молочной железы и 58% при раке яичников (за 100% принято произведение исследованных 18 СрО-пар на число образцов, в которых выявлено метилирование). Метилирование промоторного района гена RASSF1A (11-35%) наблюдали и в образцах ДНК из гистологически нормальной ткани, прилежащей к опухоли, но оно полностью отсутствовало в этих же участках ДНК из крови здоровых доноров (0/15). Частота метилирования СрО-островка в опухолях не зависела от стадии, степени анаплазии и наличия метастазов. С другой стороны, эпигенетическую модификацию гена RASSF1A в опухолях наблюдали существенно чаще, чем геми- и гомозиготные делеции в области этого гена. Согласно этим наблюдениям, метилирование промоторного района гена RASSF1A относится к ранним событиям в онкогенезе и представляет один из главных путей инактивации этого гена в эпителиальных опухолях.

НАУМОВ Д.Г. — 2004 г.

На основе анализа аминокислотных последовательностей α-галактозидаз и других белков семейства GH27 гликозилгидролаз в его составе выделено три основных подсемейства (27a-27c). Особое положение занимает уникальная изомальтодекстраназа из Arthrobacter globiformis. Эукариотические белки образуют на филогенетическом древе семейства пять кластеров. Бактериальные представители семейства GH27 относительно немногочисленны и не образуют на древе стабильных кластеров. Использование родственных белков из семейства GH36 гликозидаз позволило доказать мо-нофилетическое происхождение семейства GH27. Обсуждается строение активного центра и эволюция α-галактозидаз.

БЕРМИШЕВА М.А., ВИЛЛЕМС Р., ДУБОВА Н.А., КОРШУНОВА Т.Ю., КУТУЕВ И.А., ХУСНУТДИНОВА Э.К. — 2004 г.

Анализ маркеров митохондриальной ДНК (мтДНК) в популяции ногайцев (n = 206), проживающих на Северном Кавказе и говорящих на языке тюркской группы алтайской лингвистической семьи, показал, что уровень их генетического разнообразия высок (H = 0.99). Среди обнаруженных гапло-типов имеются все основные западно-евразийские гаплогруппы, наиболее частыми из которых являются кластеры Н (22%) и U (21%), однако наиболее высок процент линий, специфичных только для популяций Восточной Евразии (40%). В популяции ногайцев имеются также варианты мтДНК, принадлежащие к гаплогруппе М1, характерной для северо-восточной Африки, и гаплогруппе U2, типичной для популяций Индии. Это свидетельствует о наличии в генофонде ногайского народа компонентов различного происхождения.

ЗЕЛЕНИН А.В. — 2004 г.

Одним из важнейших направлений в исследовании генома человека (как, впрочем, и геномов многих других организмов) является физическое картирование хромосом с помощью флуоресцентной гибридизации in situ (FISH). Эта методика, позволяющая локализовать на индивидуальных хромосомах и в их конкретных участках отдельные гены и анонимные последовательности ДНК, зародилась и претерпела бурное развитие в конце 80-х начале 90-х годов прошлого века, т.е. в период возникновения и становления международной и отечественной программ “Геном человека”, и сыграла и продолжает играть весьма существенную роль в изучении этого генома. В статье рассматриваются основные этапы развития указанной методики. Ключевую роль при ее внедрении в исследовательскую практику нашей страны сыграли Новосибирский институт цитологии и генетики CO РАН и Московский институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта. Подробно рассматриваются работы, выполненные с помощью FISH-технологии в рамках отечественной программы “Геном человека” по физическому картированию хромосом 3 и 13. Подчеркивается значение, которое имело внедрение технологии флуоресцентной гибридизации in situ для развития в России смежных направлений науки, таких как сравнительная геномика животных (ZOO-FISH) и изучение хромосом растений.

КОЧЕТКОВ С.Н., МЕМЕЛОВА Л.В., СКОБЛОВ Ю.С., ТУНИЦКАЯ В.Л. — 2004 г.

Показана возможность применения 5-[3-(E)-(4-азидо-2,3,5,6-тетрафтор-бензамидо)-пропенил-1]-UTP (N 3-TFBP-UTP) в качестве аффинного модификатора ДНК-зависимой РНК-полимеразы бактериофага Т7 (Т7РНКП). Используемое производное UTP является достаточно эффективным субстратом, замещающим UTP в реакции транскрипции, осуществляемой Т7РНКП. УФ-облучение остановленного реакционного комплекса, полученного в присутствии в реакционной смеси трех из четырех рибонуклеотидных субстратов, позволило зафиксировать ковалентное взаимодействие фермента и продукта реакции, представляющего собой 9-членный олигорибонуклеотид. Выделение и анализ полученного “нуклеотидо-пептида” показало, что объектом ковалентной модификации является пептид Tyr802-Lys826, принадлежащий к консервативному мотиву С в структуре Т7РНКП. Мишенью модификации в составе данного пептида могут являться функционально важные аминокислотные остатки His811 или Asp812.

ПОСПЕЛОВ В.А., ПОСПЕЛОВА Т.В., ТИМОФЕЕВ О.В. — 2004 г.

Один из представителей семейства ингибиторов циклин-зависимых киназ - p21 Waf1/Cip1/Sdi1/CAP20 играет ключевую роль в остановке клеточного цикла на границе фаз G 1/S в ответ на повреждения ДНК. В то же время, известно его участие в сборке активных циклин-киназных комплексов, в частности циклин D-Cdk4/6. Более того, как показали недавние исследования, его функции значительно шире. Помимо регуляции клеточного цикла p21 Waf1 принимает участие в важнейших биологических процессах клетки: дифференцировке, старении и апоптозе. По-видимому, в зависимости от состояния клетки - старения, воздействия стрессовых факторов, экспрессии вирусных онкогенов - баланс функциональной активности p21 Waf1 сдвигается в ту или иную сторону. Это достигается за счет прямого или опосредованного взаимодействия p21 W с белками-модуляторами, а также в результате его модификаций - фосфорилирования или частичного протеолиза. В настоящем обзоре кратко изложены основные сведения о структуре p21 Waf1 и его посттрансляционных модификациях, обсуждаются данные о взаимодействиях этого белка с различными клеточными и вирусными белками и значение этих взаимодействий для функций p21 Waf1 и клетки в целом.

ЛАГОДИЧ А.В., ПРОЗОРОВ А.А., ТИТОК М.А., ШТАНЮК Я.В. — 2004 г.

С помощью методов рестрикционного анализа, клонирования и секвенирования показано, что выделенные из штаммов Bacillus subtilis крупные плазмиды (более 90 т. п. н.) имеют идентичную организацию областей, которые ответственны за процессы наследования плазмидных репликонов и широко представлены в штаммах B. subtilis, выделенных из различных природных источников на территории Беларуси.

БАДАЕВА Е.Д. — 2004 г.

ЦИЛЕВИЧ Т.Л. — 2004 г.