-1
6831

Ингибирование перемещения мобильных элементов

Транспозоны - это генетические элементы, которые могут самовоспроизводиться в геноме и являются вездесущими компонентами ДНК многих эукариотических организмов. В данном компасе описываются факторы, ограничивающие мобильность генетических элементов.

на сайте с 25 сентября 2009

Температурный фактор играет важную роль в транспозиции элемента MOS1


Карин Оже Гуиллу

Corinne Augé-Gouillou

Место работы:
 Университет Франсуа Рабле де Тур (Université François Rabelais de Tours, GICC, UFR des Sciences & Techniques, Parc Grandmont, 37200 Tours, France), Франция.

Интерсы: одно из основных направлений лаборатории является изучение транспозона  Mos1, его биологических свойств и его  возможное применение в биотехнологии. На генетическом уровне лаборатория Карин Оже Гуиллу изучает молекулярные механизмы Mos1 транспозиции.  При детальном изучении Mos1 планируется использовать его как вектор для переноса генов. Данная работы выполняется в рамках национального проекта «Разработка гиперактивного, сайт-специфического транспозона MOS1 для переноса генов ex vivo » (Designing an hyperactive and site specific MOS1 for ex vivo gene transfer). В итоге, результаты проекта будут использованы для лечения ряда заболеваний (osteogenesis imperfecta type 1 and Duchenne muscular dystrophy)

Результаты: Плавающие мобильные элементы типа Mariner (MLEs) являются широко распространенными транспозонами в геноме эукариот, включая человека. Для транспозиции  in vitro требуется транспоаза, а если транспозиция происходит in vivo, то физико-химические факторы  оказывают влияние дополнительно. Транспозиция  Mos1, впервые открытая у  Drosophila mauritiana, способна протекать in vitro при длине транспозона от 80 до 120 п.н. Однако показано, что высокая температура негативно регулирует транспозицию Mos1, в результаты которой вырезанные продукты для транспозиции не способны реинтегрировать. Было также установлено, что сверхспирализация сайта встраивания транспозона, возможна, необходима для  эффективности процесса.



Публикации:

Факторы, влияющие на эффективность транспозиции Mos1.
Factors acting on Mos1 transposition efficiency. Ludivine Sinzelle, Gwenhael Jégot, Benjamin Brillet, Florence Rouleux-Bonnin, Yves Bigot and Corinne Augé-Gouillou. BMC Molecular Biology, 2008.

Физические свойства ДНК компонентов, влияющих на эффективность транспозиции Mos1.
Physical properties of DNA components affecting the transposition efficiency of the mariner Mos1 element.  Casteret S, Chbab N, Cambefort J, Augé-Gouillou C, Bigot Y, Rouleux-Bonnin F. Mol Genet Genomics. 2009


Контакты:
email
auge@univ-tours.fr

Открыты клеточные факторы, ингибирующие ретротранспозоны


Браин Каллен
Bryan  Cullen, PhD


Место работы:  Центр вирусологии и отдел молекулярной генетики и микробиологии (Center for Virology and Department of Molecular Genetics and Microbiology, Duke University Medical Center, Durham, NC 27710)


Научные интересы: Основными направлениями работы является изучение герпес вирусов и ретровирусов. При исследовании ретровирусов основной акцент ставится на клеточные белки, которые, будучи частью врожденного иммунитета, способны защищать от ретровирусной инфекции и подвижности ретротранспозонов. Лаборатория в основном работает с белками семейства APOBEC3 и над механизмами вирусов противостоять ингибированию белками APOIBEC3 клетки хозяина



Результаты: Показано, что белки APOBEC3А, APOBEC3B и в меньшей степени APOBEC3C специфично ингибируют ретротранспозицию элементов LINE-1 и Alu, а  APOBEC3G и APOBEC3F практически не влияют на подвижность LINE-1. Белки A3A, A3B и A3C  могут проникать в клеточное ядро, где обратно транскрибируется  LINE-1 и и Alu, тогда как A3F и A3G  функционируют в цитоплазме. В перспективе работа будет продолжена по изучению вопроса как клетки избегают хаотичный мутагенез с помощью ядерных  белков APOBEC3.


Клеточные ингибиторы длинных рссеянных элементов типа 1 и Alu ретротранспозонов
.
Cellular inhibitors of long interspersed element 1 and Alu retrotransposition.     Bogerd HP, Wiegand HL, Hulme AE, Garcia-Perez JL, O'Shea KS, Moran JV, Cullen BR. Proc Natl Acad Sci U S A. 2006
Jun 6;103(23):8780-5


 Контакты:
Phone: (919) 684-3369

Fax: (919) 681-8979

Email: bryan.cullen@duke.edu

Ферменты, участвующие в ДНК репарации, ингибируют ретротранспозицю мобильных элементов




Прескотт Дейнингер
Prescott Deininger, Ph.D.


Место работы:  Калифорнийский университет (University of California, Davis, Physical Chemistry), США


Научные интересы: Проф. Дейнингер занимается изучением генетики человека, которая включает регуляцию работы генов, а также генетическую нестабильность генома человека,
вследствие ретротранспозонов, которые могут вызвать генетические болезни и
способствовать генетической вариации ДНК вследствие de novo инсерций. Особенный интерес представляет тема влияние ферментов репарации на ретротранспозцию.


Результаты работы: На основе модели транспозиции LINE-1 или L1 (Long Interspersed Element-1) мобильного элемента  в клетках человека и мышей, установлено, что возможным
промежуточным продуктом ретротранспозиции является  ампликон ДНК (a flap intermediate), гетерологичный мРНК матрице с которой происходило считывание. С целью изучения влияние этого интермедиата, был охарактеризован  гетеродимер ERCC1/XPF во время LINE-1 ретротранспозиции, который возможно восстанавливает интактность исходной ДНК матрицы. Снижение количества белка XPF в клетках человека повышало уровень ретротранспозиции, тогда как снижение ERCC1 в клетках хомяка – уменьшало. Проф. Дейнингером  впервые показано, что ферменты, участвующие в ДНК репарации ингибируют ретротранспозицю мобильных элементов, представленных не длинными концевыми повторами (non-length terminal repeat retrotransposition), к которым относится LINE-1.



Публикации:

Ретротранспозоны без длинных концевых повторов млекопитающих: лучше или хуже, когда болеешь и здоров.
 Mammalian non-LTR retrotransposons: for better or worse, in sickness and in health. Belancio VP, Hedges DJ, Deininger P. (2008) Genome Res 18:343-58.

 Белковый комплекс ERCC1/XPF ограничивает ретротранспозицию
ERCC1/XPF limits L1 retrotransposition. SL Gasior and PL Deininger (2008) DNA Repair 7:983-989  (2008)


Контакты:
Phone: (504) 988-6385
Fax: (504) 988-5516
Email: pdeinin@tulane.edu

Ретротранспозоны ингибируются посредством механизма, не связанного с деаминированием.



Рубен Харрис
Reuben Harris, Ph.D.

Место работы:
Отдел биохимии , молекулярной биологии и биофизики (Department of Biochemistry, Molecular Biology and Biophysics, Institute for Molecular Virology, Center for Genome Engineering, University of Minnesota, Minneapolis, MN 55455, USA)


Научные интересы:  Основной темой исследования проф. Харриса является приобретенные и врожденнык механизмы направленного мутагенеза. Его лаборатория исползуется целый ряд моделей для выяснения механизмов направленного мутагенеза: разнооразие антител на генном уровне и ограничение подвижности ретроэлементов. Оба механизма катализируются ДНК цитозин-деаминазами. Результаты работы помогут глубже понять механизмы "благоприятных" мутаций, а также разработать терапевтические подходы к управлению данными процессами, а также понять как сбой в работе  данных механизмов может приводить к неоплазии.


 
Результаты: Установлено, что белки семейства деаминаз  могут ингибировать ретротранспозцию мобильных элементов L1, а также вируса
ВИЧ посредством механизма, не связанного с деаминированием. Данный механизм
работает в цитоплазме клеток во время трансляции белков или посттрансляционно.
Полученные данные к настоящему времени предполагают, что белки семейства
деаминаз  являютя неотъемлемой частью врожденного иммунитета, в дополнение роли данных белков в создании многообразия антител. Возможно, что такие белки (такие
как APOBEC3 ) используют  ткань-специфичные кофакторы или посттрансляционные модификации  для максимально эффективной коррекции рестрикции.  


 

Публикации:

Белки APOBEC - рестриктазы ретровирусов
Retroviral restriction by APOBEC proteins. Harris, R.S. & M.T. Liddament (2004) Nature Reviews Immunology, 4, 868-877.


Белки семейства деаминаз ограничивают ретротранспозицию L1, что свидетельствует о двойной роли белков во врожденном и приобретенном иммунитете
AID can restrict L1 retrotransposition suggesting a dual role in innate and adaptive
immunity
Donna A. MacDuff, Zachary L. Demorest and Reuben S. Harris. Nucleic Acids Research, 2009, Vol. 37, No. 6


Контакты:
rsh@umn.edu
612-624-0457 office
612-624-0459 lab

Различные формы аполипопротеинов защищают клетки от от экзогенных ретровирусов и эндогенных ретроэлементов



Варнер Грин
Warner  Greene, M.D. Ph.D.


Место работы:
(Gladstone Institute of Virology and Immunology, 1650 Owens Street, San Francisco, CA 94158), США

Научные интересы: Лаборатория под руководством Грина изучает  ретровирусы такие, как ВИЧ-, и их взаимодействие с иммунными клетками. Исследования включают в себя изучение молекулярной биологии вирусных белков, а также механизм трансмиссии ВИЧ  через слизистую урогенитального тракта.  Полученные результаты будут способствовать развитию методов борьбы с заболеваниями, вызванных ретровирусами.


Результаты: Установлено, что APOBEC3G (A3G) и родственные деоксицитидин деаминазы представляют собой противоретровирусные факторы защиты. A3G экспрессируется ферментативно активным  с низкой молекулярной массой (НММ) и ферментативно
неактивным с высокой молекулярной массой (ВММ). В покоящихся CD4+ T клетках экспресссируется только A3G НММ. При активации Т клеток, происходит накопление A3G ВММ и образование комплекса с массой от 5- до 15-MДa, чьи функции в настоящее время
неизвестны.  С помощью аффинной очистки, сотрудникам лаборатории Грина удалось выявить гранулы, транспортирующие РНК и рибонуклеиновые комплексы, которые являются атрибутом A3G ВММ . Анализ молекул РНК в данных комплексов показал, что они
суть Alu и малые Y РНК, которые представляют собой неавтономные мобильные
элементы а клетках человека. Показано, что A3G значительно ингибируют L1-зависимую
ретротранспозицию маркированных ретроэлементов Alu не через ингибирование  L1, а через связывание Alu РНК в цитоплазматические комплексы отдельно от ядерной ферментативной системы L1. Полученные данные показали, что ретроэлементы Alu и hY являются естественными мишенями  A3G и продемонстрировали, как различные формы белка  A3G защищают клетки от от экзогенных ретровирусов и эндогенных ретроэлементов.



Публикации:

Комплексы с высокомолекулярным белком APOBEC3G ограничивают ретротранспозицию Alu элементов.
 High-molecular-mass APOBEC3G complexes restrict Alu retrotransposition. Chiu YL, Witkowska HE, Hall SC, Santiago M, Soros VB, Esnault C, Heidmann T, Greene WC:Proc Natl Acad Sci USA 2006, 103:15588-15593.

 Цитидин деаминазы APOBEC3: врожденный механизм против экзогенных ретровирусов и эндогенных ретроэлементов
The APOBEC3 cytidine deaminases: An innate defensive network opposing exogenous retroviruses and endogenous retroelements. Chiu Y-L, Greene WC (2008) Ann. Rev. Immunol. 26:317–353.



Контакты:

Email: wgreene@gladstone.ucsf.edu
Telephone: 415-734-4805
Fax: 415-355-0153

метилирование мобильных элементов приводит к их инактивации


Триандафилос Лилоглу

Triantafillos Liloglou  PhD


Место работы: Roy Castle Lung Cancer Research Programme, The University of Liverpool,
School of Cancer Studies, 200 London Road, Liverpool L3 9TA, UK



Научные интересы: группа под руководством  проф.Лилоглу  занимается изучением разработкой методов раннего выявления рака легких. Главным направлением исследований является разработка методов, которые будут использовать бронхиальные смывы, кровь и другие биологические жидкости для мониторинга неопластических образований.  Параллельно лаборатория занимается изучением нарушения механизмов метилирования ДНК в раковых клетках человека и возможной роли гипометилирования в процессах ретротранспозиционной нестабильности генома.

Результаты: LINE-1 и Alu – ретротранспозоны без длинных концевых повторов (non-LTR retrotransposons) активно метилруются в опухолях человека. С помощью пиросеквенирования  уровни метилирования ретротранспозонов LINE-1 и Alu в 48 типов клеток карциномы были изучены. Показано, что в данных клетках значительно снижен уровень метилирования данных последовательностей. Генетическую нестабильность тестировали с помощью флуоресцентных микросателитных маркеров, расположенных на раковых клетках легких. Как было установлено, гипометилирование обоих элементов было связано с повышенной нестабильностью генома. Таким образом, показана очевидная связь между гипометилированием мобильных элементов и генетической нестабильностью в клетках карциномы. В настоящее время деметилирующие агенты активно проходят клинические испытания, а более глубокое понимание процессов реактивации ретротранспозонов поможет сделать прорыв в лечении рака.  



Публикации:

Гипометилирование ретротранспозонов коррелирует с генетической нестабильностью в не малых раковых клетках легких
 Hypomethylation of retrotransposable elements correlates with genomic instability in non-small cell lung cancer. Daskalos A, Nikolaidis G, Xinarianos G, Paraskevi P, Cassidy A,
Zakopoulou R,  Kotsinas A, Gorgoulis V, Field JK, & Liloglou T. Int J Cancer, 124: 81-87,2009



Контакты:
T 0151 794 8958
F 0151 794 8989
E tliloglo@liv.ac.uk

Найдены горячие точки в транспозонах, метилирование которых критично для подвижности элементов

Йошиуки Сакаки

Yoshiyuki Sakaki


Место работы: Центр исследования генома человека (Human Genome Center, Institute of Medical Science, University of Tokyo, 4-6-1 Shirokanedai, Minato-ku, Tokyo 108, Japan),
Япония


Научное направление: функциональная геномика


Результаты работы: изучен эффект метилирования  на транскрипцию элемента L1  in vivo и in vitro. Трансфекция плазмидой, содержащая вставку  промотора L1,  клеток линии  показало, что метилирование действительно репрессировало активность мобильного элемента L1.  Изучение процессов транскрипции in vitro с использованием матриц, подвергнутых мутагенезу,  выявило, что метилирование первых семи   нуклеотидов CpGs в L1 промоторе, особенно четырех в позициях +52, +58, +61 и +70 было критичным для ингибирования. Таким образом, сайт-специфичное метилирование способно регулировать транскрипцию L1.


Публикации:

Идентификация критических нуклеотидов для репрессии транскрипции L1 с помощью метилирования
Identification of critical CpG sites for repression of L1 transcription by DNA methylation. Hata K, Sakaki Y. Gene. 1997 Apr 21;189(2):227-34.





 Контакты:

Tel. +81 3 54495622;
Fax +81 3 54495445;
e-mail: sakaki@ims.u-tokyo.ac.jp

Фаза клеточного цикла влияет на ретротранспозицию





Вера Горбунова

Vera Gorbunova PhD


Место работы: (University of Rochester, Department of Biology, 213 Hutchinson Hall, River Campus, Rochester, NY 14627, USA)



Научные интересы: Основным направлением исследования является изучение старения,
репарации ДНК и рака.Данные исследования включают в себя изменения в механизмах репарации ДНК с возрастом используя человеческие клетки и трансгенных мышей.


Результаты: Был изучено  влияние клеточного цикла деления на ретротранспозицию в культивируемых клетках человека. Показано, что в раковых  клетках и первичной культуре
фибробластов отмечали ингибирование ретротранспозиции в фазах G1, S, G2, и M клеточного деления. Ретротранспозиция также ингибировалась в стареющих клетках первичной культуры фибробластов. Количество транскриптов L1 было значительно снижено в клетках, которые находились в состоянии неделения (arrested cells), указывая на то, что
снижение уровня транскриптов L1 ограничивает ретротранспозицию в неделящихся клетках. Предполагается, что ингибирование ретротранспозиции в неделящихся клетках защищает соматические клетки   от  опасных мутаций, вызванных  L1 элементами.




Публикации:

Коэволюция теломеразной активности и массы тела у млекопитающих: от мыши до бобра
Coevolution of telomerase activity and body mass in mammals: from mice to beavers.  Gorbunova, V., and A. Seluanov. 2008Mech. Aging Dev., In press (Invited review)

Клеточное деление - необходимый фактор для ретротранспозиции L1

  Cell divisions are required for L1 retrotransposition. Shi X, Seluanov A, and V. Gorbunova. 2006.
Mol. Cell. Biol. 27(4):1264-1270.

Контакты.
Telephone:

585-275-7740(Office)
585-275-6637(Lab)
Fax: 585-275-2070
Email: vera.gorbunova@rochester.edu

Комментарии

25 октября 2009 в 06:15
 
Эволюция создала механизм создания из одних мелких белков в процессе дифференцировки клеток других более крупных. Вспомните принцип два гена один белок. Для этого и нужны ретротранспозоны. Это эволюционно отработанная система перемещения генетического материала и создания и новых вначале генетических а затем и белковых структур. Ну нашли там какие то особенности этого процесса, а покушаться то на него для чего? Это равносильно покушению на жизнь. Кстати, вот почему процент успеха при клонировании очень мал. Возьмёшь стволовую клетку, в которой ещё не произошли необратимые генетические изменения и успех есть, взял уже вступившую в дифференцировку и произошли необратимые генетические изменения и всё, результат нулевой. Кроме лабораторий и экспериментов нужна и правильная интерпретация результатов. Владимир.

Оставить комментарий

Поделиться с друзьями

Share on Twitter