Создание линий Drosophila melanogaster для исследования функций гена семейства d4 в нервной системе

Актуальность дипломной работы . Развитие - это процесс, посредством которого из одной клетки возникает многоклеточный организм. Во время развития

Создание линий Drosophila melanogaster для исследования функций гена семейства d4 в нервной системе

Дипломная работа

Биология

Другие дипломы по предмету

Биология

Сдать работу со 100% гаранией

Создание линий Drosophila melanogaster для исследования функций гена семейства d4 в нервной системе

Содержание

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Белковые факторы транскрипции

1.2 ДНК-связывающие домены, важнейшие семейства

1.3 Домен "цинковых пальцев", строение и функции

1.4 LIM-домен

1.5 RING-домен

1.6 PHD-домен

1.7 Гомеодомены

1.8 Семейство генов d4

1.9 Система GAL4/UAS у дрозофилы

1.9.1 Компоненты системы GAL4/UAS

1.10 Балансирование хромосом

Глава 2. Экспериментальная часть

2.1 Материалы и методы

Глава 3. Результаты и обсуждение

3.1 Получение линий для визуализации нервной системы в организме D. melanogaster

3.2 Исследование нервной системы у «нулевых» по гену tth эмбрионов D. melanogaster

Выводы

Список использованной литературы


Введение

транскрипция семейство цинковый эмбрион

Актуальность дипломной работы . Развитие - это процесс, посредством которого из одной клетки возникает многоклеточный организм. Во время развития клетки становятся специализированными или дифференцированными, принимая на себя различные функции и формы. То, как гены одной оплодотворенной яйцеклетки программируют создание сложного многоклеточного организма, является центральным вопросом в изучении генетического контроля развития. Главный прием ученых-генетиков - использование мутаций, изменяющих онтогенез, и последующее сравнение фенотипов нормальных и мутантных особей. Это помогает установить, как данный ген контролирует нормальное развитие. Геном включает в себя структурные гены, отвечающие за важные для жизнедеятельности организма функции, например, кодирование белков, другое их название гены "домашнего хозяйств" ("house keeping"). Другая часть представлена функциональными генами, которые направляют и контролируют деятельность структурных генов.

Изучаемое нами семейство близкородственных генов, названных семейство d4, впервые идентифицировано у млекопитающих, а именно в крысином белке neuro-d4. Семейство генов d4 состоит из трех генов, кодирующих структурно родственные белки. Гены этого семейства экспрессируются в различных тканях и на разных стадиях развития. Два из них, neuro-d4 и Cer-d4, строго нейроспецифические, и их экспрессия регулирует развитие. Другой ген, ubi-d4/Requiem, экспрессируется во всех эмбриональных и взрослых тканях на одинаковом уровне. Гены семейства d4 эволюционно консервативны. Единственный ген подобный гену d4 был обнаружен в геноме нематоды (Caenorhabditis elegans) и гидры (Hydra magnipapillata). Член семейства генов d4 был идентифицирован также в геноме дрозофилы. Однако d4-гены отсутствуют в изученных геномах прокариот и дрожжей. Возможно, это связано с отсутствием у этих организмов нервной системы.

Сохранение D4-белков в ряду животных (от гидры и нематод к позвоночным), имеющих нервную систему, позволяет предположить, что они имеют значение в еѐ развитии. Разнообразие d4 белков, экспрессируемых в нервной системе позвоночных, говорит о том, что некоторые члены семейства d4 имеют специализированные функции, поэтому семейство генов d4 представляет огромный интерес для изучения.

Поскольку эксперименты на человеческих эмбрионах запрещены законом и этикой, о генетике человеческого развития известно очень мало. Поэтому для понимания деталей генетического контроля используют несколько модельных организмов, в том числе плодовые мушки Drosophila melanogaster.

У дрозофилы гомолог генов позвоночных семейства d4 представлен единственным геном, названным drosophila-d4 (dd4). Он кодирует специфический транскрипционный фактор, участвующий в процессах формирования репродуктивной и нервной систем мухи. Также у дрозофилы был обнаружен родственный семейству d4 ген, названный toothrin (tth). Структурно этот ген отличается от генов семейства d4 тем, что не кодирует характерный этому семейству домен d4, однако кодирует другой домен – 2/3- домен, также характерный белкам этого семейства. Наличие гена toothrin даѐт возможность исследовать роль 2/3-домена в процессе регуляции специфической транскрипции. Методом направленного внесения делеций в нашей лаборатории была получена «нулевая» мутация гена tth, которая не вызвала видимых фенотипических проявлений. Но поскольку этот ген экспрессируется в нервной системе, мы решили исследовать еѐ строение у мутантов, используя технику двухкомпонентной системы GAL4/UAS.

Целью данной работы является создание линий Drosophila melanogaster для исследования функций гена семейства d4 toothrin (tth) в нервной системе.

Задачами дипломной работы в связи с указанной целью являются:

        Создать гомозиготную по нулевой мутации toothrin линию, изогенную по Х хромосоме.

        Внедрить маркер нервной системы в геном нулевых мутантов tth.

        Внедрить активатор маркера нервной системы (Elav-GAL4) в геном нулевых мутантов.

        Исследовать строение нервной системы у эмбрионов с нулевой мутацией по гену tth.


Глава 1. Литературный обзор

1.1 Белковые факторы транскрипции

Работа генов обеспечивается регуляторными белками: репрессорами, активаторами, транскрипционными факторами и др. Транскрипционные факторы – белки, которые обладают способностью связываться со специфическими участками ДНК, они выполняют свою функцию либо самостоятельно, либо в комплексе с другими белками. Например, с белками- репрессорами, которые обеспечивают снижение, или белками-активаторами, повышающими связывающую способность РНК-полимеразы с регуляторными последовательностями гена (например, промоторами). Факторы транскрипции обладают, отличающей их от других белков, ДНК-связывающей активностью, так как в их структуре присутствуют ДНК-связывающие домены.

В настоящее время различают общие (базовые) и специфические факторы транскрипции. Базовые транскрипционные факторы (ТФ) инициируют транскрипцию на всех типах промоторов. Они формируют преинициаторный белковый комплекс на сайте инициации транскрипции, который помогает РНК- полимеразе II найти стартовую точку транскрипции. Общие факторы транскрипции вместе с РНК-полимеразой образуют базовый транскрипционный аппарат. Общие факторы транскрипции к настоящему времени очищены и выделены. Их шесть: TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF и TFIIH (по некоторым данным, семь — описан TFIIJ) (Жимулѐв, 2007).

Такой базовый транскрипционный аппарат может функционировать, но с низкой эффективностью, поэтому, чтобы достичь более высокого уровня функционирования, нужны специфические факторы транскрипции. Это регуляторные белки, необходимые для контроля процессом образования белкового комплекса на промоторе. Специфические факторы транскрипции должны обладать двумя важнейшими свойствами: 1) опознавать специфические последовательности-мишени, расположенные в энхансерах, промоторах и других регуляторных элементах данного гена (ДНК-белковые взаимодействия);

    взаимодействовать с другими компонентами транскрипционного аппарата (белок-белковые взаимодействия) или корегуляторами.

Транскрипционные факторы являются модульными по структуре и содержат следующие домены:

    ДНК-связывающий домен (DBD) — взаимодействует со специфичными последовательностями ДНК, характерными для промоторов и энхансеров. Специфичность распознавания определенных последовательностей определяет набор генов, подверженных регуляции данным транскрипционным фактором;

    Транс-активирующий домен (TAD) — содержит участки связывания других белков, например, транскрипционных - корегуляторов;

    Сигнал-распознающий домен (SSD) (например, лиганд- связывающий домен) — является чувствительным к внешним сигналам и отвечает за передачу сигнала к другим компонентам транскрипционного комплекса, что вызывает повышение или понижение уровня экспрессии.

1.2 ДНК-связывающие домены, важнейшие семейства

ДНК-связывающим доменом называют структурно-функциональную единицу факторов транскрипции, связывающуюся с ДНК. Важнейшие семейства ДНК-связывающих доменов транскрипционных факторов:

    Домен "цинковых пальцев" (zinc-fingers). Первоначально мотив, содержащий этот домен, был открыт у белка TFIIIA, а затем у других факторов. Домен "цинковые пальцы" включает 2 цистеиновых и 1 гистидиновый остаток, эти аминокислоты взаимодействуют с ионом цинка, а расположенная между ними полипептидная цепочка выпетливается в виде «пальца».

    Спираль-поворот-спираль (helix-turn-helix). Одна L-спипаль лежит в широкой бороздке ДНК, вторая - под углом 90о поперѐк ДНК. Этот домен был описан у фаговых репрессоров, а также в белках, регулирующих развитие (гомеодомены).

    Спираль-петля-спираль (helix-loop-helix). Был обнаружен в некоторых гомеодо

Похожие работы

1 2 3 4 5 > >>