Динамика структурной организации хромосом в профазе I мейоза у мыши и человека тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.07, кандидат наук Спангенберг, Виктор Евгеньевич

• Спангенберг, Виктор Евгеньевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Спангенберг, Виктор Евгеньевич

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

1. ВВЕДЕНИЕ

2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

2.1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

2.1.1. Мейоз и особенности строения мейотической хромосомы. Синаптонемный 7 комплекс

2.1.2. Модели структурной организации синаптонемного комплекса

2.1.3. Белки осевых элементов мейотических хромосом и CK млекопитающих

2.1.4. Исследование структуры уникальных фрагментов ДНК в ядрах 21 интерфазных и мейотических клеток

2.1.5. Экспрессия генов на разных стадиях мейоза млекопитающих

2.1.6. ДНК, ассоциированная с CK (СКАР ДНК)

2.1.7. Повторяющиеся последовательности ДНК и структурно-функциональная 33 организация хромосомы

2.1.8. Распределение повторяющихся последовательностей ДНК в структуре 36 интерфазной, метафазной и мейотической хромосом

2.1.9. Мейотическая рекомбинация, горячие и холодные точки рекомбинации

2.2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.2.1. Объекты исследования

2.2.2. Приготовление тотальных препаратов синаптонемных комплексов из 41 сперматоцитов человека и мыши

2.2.3. Препараты метафазных митотических хромосом

2.2.4. Иммуноцитохимическое окрашивание белков синаптонемного комплекса

2.2.5. Флуоресцентная гибридизация in situ (FISH) с ДНК зондами к уникальным и 43 повторяющимся последовательностям ДНК

2.2.6. ДНК-зонды, использованные в работе

2.2.7. Методы компьютерного анализа

2.3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

2.3.1. FISH на препаратах распластанных ядер сперматоцитов I порядка с ДНК 47 зондами длиной 160 т.п.н. и 90 т.п.н. к хромосоме 17 человека

2.3.2. FISH на препаратах распластанных ядер сперматоцитов I порядка с 52 протяженным ДНК-зондом длиной 480 т.п.н. к хромосоме 1 человека

2.3.3. FISH на препаратах распластанных ядер сперматоцитов I порядка с ДНК- 54 зондами к повторяющимся последовательностям человека

2.3.4. Компьютерный анализ взаиморасположения горячих и холодных точек 64 рекомбинации в геноме человека

3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

CK - синаптонемный комплекс ОЭ - осевые элементы хромосом

ЛЭ - латеральные элементы синаптонемного комплекса

ЦЭ - центральное пространство синаптонемного комплекса

ЦЭ - центральный элемент синаптонемного комплекса

ПФ - поперечные филаменты синаптонемного комплекса

MP - мейотическая рекомбинация

ГТР - горячая точка рекомбинации

ХТР - холодная точка рекомбинации

ФВК - фосфорно-вольфрамовая кислота

П.н. - пара нуклеотидов

Т.п.н. - тысяча пар нуклеотидов

М.п.н. - миллион пар нуклеотидов

FISH — (fluorescence in situ hybridization) - флуоресцентная in situ гибридизация

ПП - повторяющиеся последовательности (нуклеотидов)

ВПП - высокоповторяющиеся последовательности (нуклеотидов)

ДНК CK - ДНК, ассоциированная с синаптонемным комплексом

SARs - (scaffold associated regions) - основания петлевых доменов -

участки хромосом, ассоциированные со скэффолдом интерфазных и

митотических хромосом

MARs - (matrix associated regions) - основания петлевых доменов - участки хромосом, ассоциированные с ядерным матриксом интерфазных и митотических хромосом

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Динамика структурной организации хромосом в профазе I мейоза у мыши и человека»

ВВЕДЕНИЕ

Профаза I - ключевая и самая длительная стадия мейоза, во время которой происходит кроссинговер и закладываются условия для редукции числа хромосом. Структурная организация хромосом во время профазы I мейоза имеет решающее значение для реализации этих процессов. Молекулярная и ультраструктурная организация, а также поведение хромосом во время мейоза существенно отличаются от структуры и поведения хромосом в профазе соматического митоза.

В профазе I в составе хромосом у млекопитающих появляются новые белки-когезины - REC8, SMCip, STAG3. Когезиновый комплекс, скрепляющий сестринские хроматиды, служит каркасом, к которому присоединяются новообразованные (и специфичные для профазы I мейоза) белки SYCP2 и SYCP3 млекопитающих. Эти белки формируют специфичные для мейоза белковые оси хромосом. Наконец, во время стадий зиготены и пахитены из этих и других белков формируются синаптонемные комплексы (СК) - белковые структуры, которые попарно соединяют гомологичные хромосомы и служат для выравнивания хромосом и обеспечения кроссинговера. Во время стадии диплотены СК, выполнив свою функцию, разрушаются. Параллельно с этими событиями на протяжении стадий от лептотены до конца диплотены хроматин оказывается организованным в виде латеральных петель, крепящихся к осевым элементам хромосом, а затем - к латеральным элементам СК. Во время профазы I наблюдается транскрипция хроматина, которая идет на латеральных петлях. Такая петельно-осевая структура хромосом наиболее отчётливо выражена во время стадии пахитены, однако сами латеральные петли морфологически лучше всего выражены во время стадии диплотены.

На фоне этой отчётливой картины организации и функционирования хромосом в профазе I мейоза существуют важные нерешенные вопросы.

1) Нет отчетливых представлений о морфологии и размерах латеральных петель хроматина и их предполагаемой изменчивости на протяжении профазы I мейоза и о связи этой изменчивости с изменениями транскрипции в мейозе.

2) До сих пор не выяснено, за счёт каких связей - ДНК-белковых или белок-белковых, - латеральные петли хроматина присоединяются к латеральным элементам CK.

3) Не сформированы представления о связи «горячих» и «холодных» сайтов рекомбинации с петельно-осевой структурой бивалентов хромосом в профазе I мейоза.

Настоящая работа посвящена попытке выяснения этих вопросов. Методическим основанием для проведения исследования служат успехи в развитии методов флуоресцентной микроскопии: флуоресцентной гибридизации нуклеиновых кислот in situ (FISH) и флуоресцентной иммуноцитохимии белков. На протяжении первого десятилетия XXI века эти методы стали основой современных микроскопических исследований хромосом в целях цитогенетики и клеточной биологии.

Существует естественный интерес к исследованиям мейоза у модельных млекопитающих и у человека. Современная репродуктивная медицина уже использует знания, накопленные в ходе фундаментальных исследований мейоза. Поэтому часть данной диссертации выполнена в союзе с медицинскими работниками.

Актуальность настоящей работы состоит в том, что не изученные до сих пор вопросы структуры и поведения хромосом в ключевой стадии мейоза - профазе I - подвергнуты исследованию с помощью современных методов молекулярной цитогенетики и биоинформатики. Всё это вместе позволяет сделать новый шаг к пониманию организации хромосом в профазе 1 мейоза.

Цель работы и задачи исследования

Основная цель настоящего исследования - выяснение закономерностей изменения структурной организации петель хроматина в ходе длительной профазы I мейоза, закономерностей распределения горячих (ГТР) и холодных (ХТР) точек рекомбинации у человека и изучение возможности участия некоторых повторяющихся последовательностей ДНК в формировании структуры мейотических хромосом человека и мыши.

Задачи исследования

1. С помощью флуоресцентной гибридизации in situ (FISH) с ДНК-зондами разной длины к уникальным последовательностям хромосомной ДНК исследовать изменение структурной организации петель хроматина в мейотических хромосомах человека на разных стадиях профазы I мейоза.

2. С помощью методов биоинформатики исследовать закономерности распределения ГТР и ХТР в геноме человека.

3. Методом ДИК-FISH на препаратах сперматоцитов I порядка изучить закономерности распределения некоторых повторяющихся последовательностей ДНК - минорного ДНК-сателлита мыши, Alu/{В1-, В2-), LI-, (GT)n-noBTopoB, - в структуре мейотических хромосом человека и мыши и их возможное участие в прикреплении латеральных петель хроматина к CK.

2.1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

2.1.1. Мейоз и особенности строения мейотической хромосомы. Синаптонемный комплекс

До интенсивного развития молекулярной биологии и появления иммуноцитохимических методов в клеточной биологии мейоз оставался предметом исследования узкого круга цитологов. На протяжении последних десятилетий наблюдается очевидный прорыв в понимании механизмов мейоза; новые открытия специфических генов и белков, участвующих в событиях мейоза у разных биологических объектов, происходят стремительно.

Современные достижения цитогенетики, во многом, основаны на исследованиях клеток, находящихся на стадиях метафазы или интерфазы митоза. В метафазе хромосомы упакованы компактно, а хроматин интерфазного ядра конденсирован неравномерно.

Специфические особенности структурной организации хромосом в профазе I мейоза напрямую связаны с осуществлением событий мейоза. На протяжении стадий лептотены - поздней диплотены хроматин организован в виде латеральных петель, крепящихся к осевым (латеральным) элементам хромосом, а позже - к латеральным элементам СК

Профаза I деления мейоза - ключевая и самая длительная стадия мейоза, во время которой происходит кроссинговер и закладываются условия для редукции числа хромосом.

В профазе I мейоза в составе хромосом у млекопитающих появляются новые белки-когезины - REC8, SMClp, STAG3. Когезиновый комплекс, скрепляющий сестринские хроматиды, служит каркасом, к которому присоединяются специфичные для профазы I мейоза белки SYCP2, SYCP3 и другие. Эти белки формируют специфичные для мейоза осевые элементы хромосом. В процессе синапсиса гомологов на стадии зиготены осевые элементы хромосом становятся

латеральными элементами синаптонемного комплекса (СК). СК -нуклеопротеидная структура, попарно соединяющая гомологичные хромосомы с помощью центрального элемента. СК служит для выравнивания хромосом и осуществления процесса кроссинговера. В конце диплотены СК, выполнив свою функцию, разрушаются.

СК открыт М. Мозезом в 1956 году (Moses, 1956) при исследовании-тонких срезов мейотических хромосом. СК описаны у представителей всех царств эукариот: грибов, растений и животных (Moses, 1956; Gillies 1975, Thielke, 1982, Богданов, 2004). В совокупности, данные, накопленные к настоящему моменту, позволяют оценивать появление СК у простейших, появившихся в протерозое, как ароморфоз на клеточном уровне - прогрессивное морфофизиологическое приобретение, сохранившее свое значение во всех систематических группах, вплоть до млекопитающих, появившихся в кайнозое (Коломиец, 1998; Богданов, 2003).

По поводу роли СК в мейозе существует несколько мнений: одни исследователи полагают, что СК создают условия в профазе I для мейотической рекомбинации, следствием чего является формирование хиазм, которые удерживают гомологичные хромосом вместе вплоть до их расхождения на стадии метафазы I мейоза. Вместе с тем, высказывалось предположение, что СК обеспечивает отталкивание гомологов, завершивших конъюгацию.

Существует естественный интерес к исследованиям мейоза у модельных млекопитающих и у человека. Современная репродуктивная медицина уже использует знания, накопленные в ходе фундаментальных исследований мейоза (Курило, 1989; Коломиец, 1998; Курило и др., 2000; Коломиец и др., 2013; Ацаева и др., 2013).

Строение синаптонемного комплекса. На фотографиях, полученных с помощью трансмиссионного электронного микроскопа, СК выглядит как трёхслойная лента, располагающаяся вдоль оси бивалента в плоскости синапсиса гомологов (Рисунок 1).

Рисунок 1. Ультратонкий продольный срез СК Ascaris suum, состоящего из двух латеральных (ЛЭ) и центрального пространства. Средний слой - центральное пространство (ЦП). В состав ЦП входят тонкие, около 2 нм толщиной, поперечные филаменты (ПФ) - «полумостики» между ЛЭ выполняющие роль застёжки «молнии». Латеральные петли хроматина составляют плотное «облако» вокруг СК (фото Ю.Ф. Богданова).

Согласно данным молекулярно биологических исследований, СК представляет собой нуклеопротеидный "скелет" бивалентов хромосом. СК - сложный нуклеопротеидный комплекс на 90% состоящий из белков, взаимодействующих с ДНК и друг с другом, участвующих в синапсисе гомологических хромосом и мейотической рекомбинации (Пенкина и др., 2002). Цитохимическими и биохимическими методами установлено, что СК состоит из белков, ДНК, РНК, и ^углеводных компонентов (Горач и др., 1987; Карпова и др., 1989). Плотность расположения латеральных петель вдоль хромосомных осей примерно одинакова у разных организмов и равна 20 петлям на 1 микрон длины оси (Zickler & Kleckner, 1999).

Длина СК может меняться в пределах одного биологического вида при постоянном количестве ДНК в геноме. Так, у женщин СК в два раза длиннее, а длина петель - в два раза короче, чем у мужчин (Tease & Hulten, 2004). Связь длины СК и длины петель выявлена у нуль-мутантов по гену SMC-(3, у которых длина СК особи, в два раза короче, а петли хроматина в два раза длиннее (Revenkova and Jessberger, 2006).

Формирование синаптонемного комплекса. Процесс формирования СК начинается на стадии - лептотены. Эта стадия характеризуется появлением предшественников СК, которые видны как короткие фрагменты осевых элементов (ОЭ), лежащих вдоль еще неспаренных гомологичных хромосом. Осевой элемент представляет нуклеопротеидную ось, состоящую из 2-х филаментов (по одному на каждую сестринскую хроматиду), скрепленных белками-когезинами. Нити хроматина прикрепляются к ОЭ (точнее, «вдеты» в ОЭ). Обе теломеры сформированного ОЭ хромосомы контактируют с ядерной мембраной.

** * ^ÎM&fc

л:

■л«..

На следующей стадии - зиготене, ОЭ сближаются и начинается синапсис между гомологичными хромосомами. Синапсисом принято считать тесный контакт осевых элементов при участии поперечных филаментов (ПФ). ОЭ в составе синаптонемного комплекса становятся боковыми элементами. В результате наложения N-доменов белка SYSCP1 между боковыми элементами выявляется плотный - центральный элемент. Участки незавершенного синапсиса принято называть участками асинапсиса хромосом.

В пахитене синапсис завершается. Между гомологичными хромосомами формируются по всей их длине лентовидные структуры СК.

Деградация СК на стадии диплотены. На этой стадии начинается процесс десинапсиса гомологов и постепенная деградация СК, которая выражается в фрагментации СК, постепенном исчезновении осевых элементов и сохранении СК только в зоне хиазм (Solari, 1970). Последнее свидетельствует о роли СК в обеспечении стабилизации хиазм и удержании гомологов до их расхождения на стадии анафазы I мейоза.

При электронно-микроскопическом анализе препаратов СК мкп ржи, контрастировании раствором азотнокислого серебра при (рНЗ,5), было установлено, что на стадии диплотены десинаптирующие осевые элементы трансформируются в длинные тонкие спирализованные коры (Fedotva et al., 1989; Коломиец и др., 2001). В структуре ОЭ хромосом на стадии диакинеза, вплоть до метафазы I, сохраняется белок СК - Asyl. В зоне центромер он обнаруживается до стадии анафазы II - т.е. до расхождения дочерних хроматид на стадии метафазы II.

Общий сценарий событий профазы I одинаков у всех эукариот, однако, выявлены детали, специфичные для отдельных таксонов: грибов, растений и животных (Page & Hawley, 2004; Богданов и др., 1996; Богданов и Коломиец, 2007; Богданов и Гришаева, 2013).

При видимой ясности петельной организации хромосом в профазе I мейоза, многие вопросы организации петель хроматина и механизмы спаривания гомологов остаются нерешенными и актуальными. Существует несколько

10

моделей структурной организации хромосом в профазе I мейоза (King, 1970; Zickler & Kleckner, 1999; Stack & Anderson, 2001; Lui et al., 2013; Baudat et al., 2013). Эти модели построены на основании данных молекулярно-биологических и цитологических исследований.

2.1.2. Модели структурной организации синаптонемного комплекса

Более 40 лет назад была предложена одна из самых динамичных моделей, отражающих процесс формирования CK (Рисунок 2). (King, 1970). Самым удивительным представляется предвидение в отношении механизма формирования ЦЭ CK. Lia модели отчетливо видно, что в процессе формирования CK центральный элемент представлен рядом накладывающихся одна на другую субъединиц (как в застежке молния). Позже оказалось, что ЦЭ CK формируется за счет наложения перекрывающихся N-доменов белка SCP1. Более того, на модели Кинга к внутренней поверхности латерального элемента присоединена короткая спиральная структура, как выяснилось позже, С-домен молекулы SCP1 спирализован. Однако в модели Кинга содержится загадка, нерешенная до сих пор. Согласно этой модели, хроматин формирует петли, отходящие от латеральных элементов CK. Причем, автором особо обозначены «синаптомеры», участки хроматина, лежащие в основании петель (в области прикрепления петли хроматина к CK). Особенности этой области хроматина остаются неизвестными по сей день.

Рисунок 2. Модель сборки CK по King (1970). 1 - зигосома; 2 - синаптомер, 3 - петли хроматина.

Группа Н. Клекнер (В1аг е1 а1., 2002; К1ескпег, 2006) исследовала связь нескольких аспектов организации хромосом в мейозе с событиями рекомбинации (в частности - с образованием хиазм). В качестве основы были взяты накопленные данные об организации хромосом в мейозе дрожжей 5"ассИаготусеБ сегеугягае. Считается, что в митозе дрожжей белки-когезины связываются с АТ-богатыми регионами ДНК, аналогично взаимодействию АТ-богатых треков с когезинами при формировании митотических осей хромосом млекопитающих. Авторы предполагают, что эти же ДНК-белковые взаимодействия участвуют в формировании хромосомных осей в мейозе дрожжей. Таким образом, АТ-богатые греки ДНК-гистоновой нити (нити хроматина) связаны с белками когезинового комплекса, который является компонентом хромосомной оси и ЛЭ СК. Протяженные районы ДНК между этими треками образуют латеральную петлю. Т.е. можно выделить элементарные модули, состоящие из АТ-богатого трека и латеральной петли хроматина. В состав такого модуля входят петлевой и межпетлевой домены.

Рисунок 3. Модель организации петель хроматина в СК у дрожжей Басскаготусея Сеге\п.ч1ае. При формировании осей в мейозе они взамодействуют с когезинами (серый цвет). Зеленым обозначены остальные белки, ассоциированные с осями хромосом. А - рекомбинация происходит вблизи «вершин» петель хроматина (красный крест), но пространственно она связана с осями хромосом в мейозе (красное пятно - рекомбиносома). Б - рекомбиносома расположена в основании соответствующей петли хроматина (красный кружок) и «дифференцирует» сестринские оси. (по ВЫ е1 а1„ 2002).

Рекомбинация происходит в точках открытых петель хроматина, преимущественно на их «вершинах» (Рисунок 3), но пространственно она должна быть связана с осями хромосом. Т.о. сайты рекомбинации должны быстро прикрепиться к осям хромосом, формируя рекомбиносому в основании

соответствующей петли хроматина, и локально разделяя оси сестринских хромосом.

Наиболее представительной и подробной моделью организации хромосом в мейозе можно считать схему-модель (Рисунок 4, Рисунок 5), предложенную Стак и Андерсон (Stack & Anderson, 2001), т.к. в ней рассматривается взаимодействие гомологов в течение всего мейоза. Важной составляющей этой модели является преемственность строения интерфазной митотической и профазной мейотической хромосом.

' I I f' I i' '*. I 1 i \

A,) \ • Ц,* ; I . \ /

1 1-Х I f x I X

Я m l } f' i

• « ! J 'lb . ! i i1

3

V в

Рисунок 4. Модель организации хромосом (по Stack & Anderson, 2001). Верхняя схема - модель организации петель хроматина в 02-фазе перед митозом. Нижняя схема - модель изменения организации мейотической хромосомы от пахитены до поздней диплотены (справа налево). Показано гипотетическое расположение последовательностей SAR/MAR. 1 - сестринские петли хроматина; 2 - хиазма; 3 - последовательности SAR/MAR; 4 - гомологичные петли хроматина; 5 - поперечные филаменты CK; 6 - латеральный элемент CK; 7 - рекомбинационный узелок; 8 - центральный элемент CK; 9 - оси сестринских хроматид.

Авторы считают, что основным элементом, ответственным за прикрепление петель хроматина к ЛЭ CK, являются ДНК-последовательности SAR/MAR. Стадии ранней профазы I мейоза изображены в этой модели достаточно детально (Рисунок 5). Взаимодействие несестринских (гомологичных) петель хроматина на стадиях зиготены-пахитены изображено в виде пересечений элементов близких цветов.

Рисунок 5. Схематичное изображение хромосом в профазе I мейоза на стадиях лептотены (по Stack & Anderson, 2001) (А) и зиготены/пахитены (Б). 1 - сестринские петли хроматина; 2 -несестринские (гомологичные) петли хроматина; 3 - конденсированные петли ДНК; 4 латеральные элементы CK; 5 - центральный элемент CK, 6 - поперечные элементы CK; 7 -рекомбинационный узелок.

Совмещение соответствующих гомологичных петель в биваленте авторы связывают с возможностью скручивания боковых элементов между собой. При сокращении длины CK, скручивание пластичных ЛЭ - логично, при условии, что хроматин сжать сложнее. В каждом гомологе сестринские хроматиды расположены напротив друг друга, возможность их контакта минимизирована стерически. Место рекомбинационных событий - рекомбинационный узелок изображен в центральном пространстве CK. Он связывает расположение контактирующих петель хроматина и события рекомбинации. Тем не менее, места контакта несестинских петель и рекомбинационный узелок - пространственно разобщены на этой схеме, и предполагается локальное точечное взаимодействие петель хроматина.

Схема, представленная в обзоре (Page & Hawley, 2004), достаточно информативна с точки зрения гипотетического взаиморасположения структурных белков CK и понимания структуры синаптирующих гомологов (Рисунок 6). Однако сестринские хромадиды в этой модели сближены и не пересекаются с гомологичными хроматидами. Эта модель не предлагает механизма или сайта взамодействия несестринских петель хроматина при кроссинговере, хотя такое взаимодействие является наиболее предпочтительным.

Рисунок 6. Модель структуры синаптонемного комплекса (СК) (по Page & Hawley, 2004). Показан поперечный срез сегмента СК с латеральными элементами (1), центральным элементом (2), поперечными филаментами (3). Схематично показаны петли хроматина четырех хроматид в биваленте а также гипотетическое взаиморасположение когезинов/конденсинов (синие овалы) и других белков (зеленые овалы) вдоль латеральных элементов СК.

В обзоре группы де Масси (Baudat et al., 2013) были проанализированы накопленные данные о контроле распределения точек двунитевых разрывов ДНК в раннем мейозе у млекопитающих. Рассмотрены данные о «гене гибридной стерильности» Prdm9. Предполагается, что белок PRDM9 определяет позиции в геноме, в которых возникают двунитевые разрывы, и, таким образом, определяет локализацию почти всех горячих точек рекомбинации.

5YCP3

SYCF 3

О К A D'.l

© DMC 1

Рисунок 7. Модель организации СК млекопитающих по Ваиёа1 е1 а1. (2013). Петли хроматина и оси мейотических хромосом на стадии зиготены. Часть петель хроматина осветлена для облегчения восприятия модели. 1 - петли хроматина; 2 - латеральные элементы СК; 3 -сестринские хроматиды; 4 - локализация рекомбинационных событий; вУСРЗ, ЯУСР1 структурные белки СК; ЮШ51, ЭМС1 - белки мейотической рекомбинации.

Авторы отмечают, что, не смотря на открытия ключевых белков, участвующих в событиях раннего мейоза, остается много неясного во взаимодействии

рекомбинационной машины и структуры хромосомы в мейозе. Представленная в публикации модель взаимодействия гомологов в раннем мейозе (Рисунок 7), отражает, в целом, идеи модели группы Н. Клекнер (Рисунок 3) (В1аг е1 а!., 2002).

Модель, объединяющая этапы формирования СК и события мейотической рекомбинации (Рисунок 8), представлена в обзоре Богданова (Богданов, 2003).

8ро11. К;н15(). Мге 11 Хп>2, Мег2, Мей. Дттштевые разрывы 1 ИссЮЗ. кос 104,

Нес 114 ===эз- ^

5'-.Т Эк юнуклеазныи | 1?ас150. Мге 11.

ГИДролИЧ ШП'си

Сот 1 /8ае2

,, г, } Отс1, Кае151, Яас152.

иншгшя 1штн, и-петля |

Кас155, гасШ, 5асЗ, 'Пс1

Репарационный синтез |

шштнм)^ а

Миграция нити

юшяунпиш

ХИ

Освобождение от соединений А_ X В

7л р 1. М111

а Не т кроссннговера:'' конверсия ^

а Кроссинговер

Петли хроматина

оЛ

к О-«. / %. '

ЛЕПТОТЕНА

Поздний у челок (рекомбинационный)

ПАХИ'ГЕНА

Рисунок 8. Сопоставление этапов рекомбинации молекул ДНК с этапами формирования и функционирования синаптонемных комплексов (Богданов, 2003). Показаны ферменты рекомбинации, стадии профазы I мейоза, морфологические структуры хромосом и СК. ■

2.1.3. Белки осевых элементов мейотических хромосом и СК

млекопитающих

Белки являются основным молекулярным компонентом СК. Они составляют более 90% его массы. Показано, что после обработки препаратов распластанных ядер протеолитическими ферментами, боковые и центральный элементы синаптонемного комплекса становятся тоньше или исчезают, что подтверждает участие белков в образовании СК. Поперечные филаменты СК также имеют белковую природу. Десинапсис боковых элементов пахитенных СК после обработки протеолитическими ферментами свидетельствует о белковой природе связи между ними, тогда как нуклеазная обработка, утончая СК, не вызывает десинапсиса (Dolors et al., 1986 цит. по Дадашев, 1989).

Хромосомные оси мейотических хромосом и СК сформированы тремя группами белков, которые отличаются уровнем специфичности для мейоза. Первая группа - это обычные хромосомные белки-когезины SMC1, SMC3, SCC1, SCC3. Вторая группа - это мейотические формы хромосомных белков, которые присутствуют в латеральных элементах наряду с соматическими формами - REC8 (мейотическая форма SCC1), REC11 у дрожжей (мейотическая форма SCC3), STAG3 у млекопитающих (мейотическая форма SCC3), SMC1-J3 (мейотическая форма SMC1) (Revenkova et al., 2004). Третью группу составляют белки, специфичные для мейоза и формирующие СК - SYCP2, SYCP3 (Heyting et al., 1987). Кроме того, центральное пространство (ЦП) и центральный элемент (ЦЭ) СК содержат специфичный для мейоза белок - SYCP1 (Meuwissen et al., 1992), из которого состоят поперечные филаменты СК. Хотя этот белок имеет ДНК-связывающие мотивы, показано, что он не принимает участия в организации прикрепления петель хроматина к СК (Dobson et al., 1994). Белки первой и второй групп являются хромосомными белками, принимающими участие в когезии и, таким образом, связаны с ДНК. Белки СК (третья группа) также способны взаимодействовать с ДНК (Meuwissen et al., 1992).

Белки, специфичные для латеральных элементов млекопитающих - SYCP2 (SYCP2) и SYCP3(SYCP3). Электрофоретически было показано, что главными компонентами СК крысы являются белки с молекулярным весом 30-33 кД (SYCP3) и 190 кД (SYCP2) (Lammers, 1999). Первым из специфических, белков СК был идентифицирован белок, названный Corl (впоследствии SCP3, а затем SYCP3). Этот полипептид размером 234 аминокислоты иммуноцитохимически выявляется на ранних стадиях профазы I мейоза в сперматоцитах хомячка в несинаптированных. осевых элемента СК. Показано присутствие Corl в значительном количестве в районе центромер вплоть до анафазы И. Corl отсутствует в митотических центромерах. С помощью антител, коньгированных с коллоидным золотом, показано, что Corl локализуется в ЛЭ СК (Dobson et al., 1994). Отсутствие синтеза белка SYCP3 у мышей приводит к их стерильности. Без белка SYCP3 белок SYCP2 не включается в ЛЭ СК (Пенкина и др., 2002). .

SYCP3 способен связывать ДНК. С помощью метода ДНК-белковых сшивок показано, что в горячей точке рекомбинации между генами G7b и G7e в III локусе главного комплекса гистосовместимости мыши имеется последовательность в 850 п.н, которая связывается с белком SYCP3. Участок длиной 120 п.н. этой последовательности на 76% идентичен последовательности СКАР-ДНК хомячка MASC76 (Пенкина и др, 2002; Пенкина и др., 2004). Возможно в состав ДНК, прочно ассоциированной с белками СК, входят последовательности из районов горячих точек рекомбинации. In vitro показано что SYCP3 эффективнее связывает однонитевую ДНК, чем двунитевую. ДНК-связывающий домен . SYCP3 локализуется в С-концевой части белка (Lammers, 1999).

К белковому компоненту СК с молекулярным весом 190 кД, получившему название SYCP2, были получены антитела, а затем клонирована и секвенирована кДНК. Анализ предсказанной аминокислотной последовательности показал, что это основной белок с рГ=8 и с молекулярной массой 173 kDa. С-конец протяжённостью 50 аминокислот способен формировать а-спираль. SYCP2 содержит две группы мотивов S/T-P, которые являются ДНК-связывающими. Они располагаются в центральной, сильно основной части белка (pi = 9.5). Три из S/T-

18

Р-мотивов - также потенциальные места для действия р34"с~ киназы (Offenberg et al., 1998).

Исследования, проведенные на нуль-мутантных по генам Sysp3, Smcl/З мышах, показали сложную картину участия соответствующих белков в организации СК (Adelfalk et al., 2009; Novak et al., 2008; Revenkova and Jessberger, 2006).

Рисунок 9. Влияние нуль-мутаций по генам когезинов и белка SYCP3 на длину СК и длину и плотность расположения петель хроматина у мышей (по Novak et al., 2008). Голубые линий на схеме - петли хроматина; желтые кружки - SMCl-a; красные кружки - SMCl-[3.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Спангенберг, Виктор Евгеньевич, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ацаева, М. М. Разрывы хромосом в сперматоцитах I порядка мыши, вызванные фурацилином М. М. Ацаева, П. М. Джамбетова, О. Л. Коломиец, С. К. Абилев, // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. Биология. Медицина. -2013. - № 2 - Вып. 52. - С.34-37.

2. Богданов, Ю. Ф. Синаптонемный комплекс / Ю. Ф. Богданов // Цитология. -1971.-Т. 13,-№6.- С.760-767.

3. Богданов, Ю. Ф. Ультраструктура хромосом в мейозе и синаптонемный комплекс / Ю. Ф. Богданов // Цитология и генетика мейоза.. Ред. В. В. Хвостова и Ю. Ф. Богданов. -М.: Наука. - 1975. - С.58-95.

4. Богданов, Ю. Ф. Синаптонемный комплекс — индикатор динамики мейоза и изменчивости хромосом / Ю. Ф. Богданов, О. Л. Коломиец // М.: Товарищество научных изданий КМК. - 2007. - 358с.

5. Богданов, Ю. Ф. Изменчивость и эволюция мейоза / Ю. Ф. Богданов // Генетика. - 2003. - Т. - 39. - 4. - С.453-473.

6. Богданов, Ю. Ф. Цитогенетические закономерности синапсиса хромосом в мейозе у животных и растений / Ю. Ф. Богданов, Т. М. Грищаева, О. Л. Коломиец, Ю. С. Федотова//Генетика, - 1996.-Т.-32.- 11.-С.1474-1493.

7. Богданов, Ю. Ф. 2004. Сходство доменной организации белков у филогенетически далеких организмов как основа консерватизма мейоза / Ю. Ф. Богданов // Онтогенез. - 2004. - Т.35. - 6. - С.415-423.

8. Горач, Г. Г. Биохимический и ультраструктурный анализы синаптонемного комплекса в сперматоцитах млекопитающих / Г. Г. Горач, В. В. Сафронов, О. Л. Коломиец, С. Я. Дадашев, Ю. Ф Богданов // Цитология. - 1985. - Т. XXVII. - N 12. - С.1347-1352.

9. Горач, Г. Г. Боковые элементы синаптонемного комплекса содержат углеводные группы / Г. Г. Горач, С. В. Яроцкий, Ю. Ф. Богданов, С. Я. Дадашев // ДАН АН СССР. - 1987. - Т.292. - N 4. - С.997-999.

10. Грпшаева, Т.М. Идентификация и характеристика in silico последовательностей ДНК, функционирующих в мейозе (мейотической ДНК). I. Разработка и апробация метода / Т. М. Гришаева, С. Я. Дадашев, Ю. Ф. Богданов //Генетика,-2005.-Т.41.- №5.-С. 697-701.

11. Гришаева, Т. М. О происхождении белков синаптонемного комплекса. Поиск родственных белков в протеомах водорослей, низших грибов, мхов и простейших животных / Т. М. Гришаева, Ю. Ф. Богданов // Вавиловский журнал генетики и селекции. - 2013. - Т. 17. - 2. - С.202-209.

12. Гришаева, Т. М. Особенности организации хромосом в мейозе / Т. М. Гришаева, В. Е. Спангенберг, О. JI. Коломиец, С. Я. Дадашев, Ю. Ф. Богданов // Цитология. -2013. - Т.55. - 4. - С.275-278.

13. Гришаева, Т. М. Сравнение in silico соматической и мейотической форм когезинового белка SMC1 позвоночных животных / Т. М. Гришаева // Сборник трудов Международной научной on-line конференции «Математическое и компьютерное моделирование в биологии и химии. Перспективы развития» (Казань. 28-30 мая 2012г.). - Казань: Казанский университет. - 2012. - С.51-53.

14. Дадашев, С. Я. Специфические свойства ДНК из фракции изолированных синаптонемных комплексов мыши / С. Я. Дадашев, В. И. Башкиров, Д. И. Белостоцкий, Н. В. Милыпина, О. И. Карпова, Ю. Ф. Богданов // ДАН СССР. -1989. - Т.308. - N2. - С.490-493.

15. Дадашев, С. Я. Препаративный метод выделения синаптонемных комплексов из сперматоцитов млекопитающих / С. Я. Дадашев, Ю. Ф. Богданов, Г. Г. Горач, О. Л. Коломиец, О. И. Карпова // Цитология - 1993. - Т.35. -N.6-7. - С.30-36.

16. Дадашев, С. Я. Идентификация и характеристика ш бШсо последовательностей ДНК, функционирующих в мейозе (мейотической ДНК.). Сообщение II. АШЬ возможно участвуют в прикреплении петель хроматина к синаптонемному комплексу / С. Я. Дадашев, Т. М. Гришаева, Ю. Ф. Богданов // Генетика. - 2005. -Т.41.-№ 12. - С.1707-1713.

17. Иващенко, Н. И. Современные представления о роли разных семейств мобильных элементов в геномах эукариот / Н. И. Иващенко, Т. М. Гришаева // Успехи современной биологии. - 2009. - Т. - 129. - 2. - С. 115-123.

18. Карпова, О. И. Особенности первичной структуры ДНК из синаптонемного комплекса золотистого хомячка / О. И. Карпова, М. В. Пенкина, С. Я. Дадашев, Н. В. Милыпина, X. Эрнандес, И. В. Радченко, Ю. Ф. Богданов // Молекулярная биология. - 1995. -Т.29. - С.512-521.

19. Карпова, О. И. Различные свойства ДНК из фракции изолированных синаптонемных комплексов мыши / О. И. Карпова, В. В. Сафронов, С. П. Зайцева, Ю. Ф. Богданов // Молекулярная биология. - 1989. - Т. 23. -№ 2. - С.571-579.

20. Карпова, О.И. Локализация последовательностей ДНК, прочно ассоциированных с' синаптонемным комплексом в композиционных фракциях золотистого хомячка / С. Сакконе, А. Вариале, Т. В. Сизова, М. В. Пенкина, Ю. Ф. Богданов // Молекулярная биол. - 2004. - Т.38. - С.668-675.

21. Коломиец, О. Л. Диплотена. Новые представления о динамике поведения осевых элементов хромосом / О. Л. Коломиец, Ю. С. Федотова, Т. Ф. Мазурова, Ю. Ф. Богданов // Известия СО АН СССР. - 1990. - Выпуск 2. - С.9.

22. Коломиец, О. Л. Нарушения структуры синаптонемных комплексов и особенности селекции сперматоцитов I порядка у мыши в ответ на введение лекарственных препаратов / О.Л. Коломиец, М.М. Ацаева, С.Я. Дадашев, С.К.

Абилев, C.B. Спангенберг, С.H. Матвеевский // Генетика. - 2013. - Т. 49. - № 11. -С. 1261-1289.

23. Коломиец, O.JI. Естественная деградация синаптонемных комплексов на стадии диплотены мейоза позволяет анализировать организацию его ультраструктурных компонентов / О. JI. Коломиец, Ю. С. Федотова, Ю. Ф. Богданов // Биологические мембраны. - 2001. - Т. - 18. - С.230-249.

24. Коломиец, О. Л. Синаптонемный комплекс как индикатор хромосомной изменчивости / Коломиец О. Л. // Дисс. доктора биол. наук в форме научного доклада. Институт общей генетики им. Н. И.Вавилова РАН. - 1998. - М. - 60с.

25. Курило, Л. Ф. Возможности цитогенетического исследования мейоза при мужском бесплодии / Курило Л.Ф. // Цитология и генетика. - 1989. - Т.23. - С.63-70.

26. Курило, Л. Ф. Структура наследственных нарушений репродуктивной системы / Л. Ф. Курило, Л. В. Шилейко, Т. М. Сорокина, Е. М. Гришина // Вест. РАМН. - 2000. - 5. - С.32-36.

27. Ляпунова, Н. А. Физиология, цитохимия биохимия мейоза / Ляпунова Н. А. Богданов Ю. Ф. // В кн.: Цитология и генетика мейоза. М.: Наука. - 1975. -С.138—183.

28. Михайлова, Е. И. Некоторые особенности реализации ключевых событий мейоза у ржи и ее синаптических мутантов / Е. И. Михайлова, А. В. Ловцюс, С. П. Соснихина // Генетика. - 2010. - Т.46. - №10. - С. 1371-1375.

29. Пенкина, М. В. Белки синаптонемного комплекса - специфические белки мейотических хромосом / М. В. Пенкина, О. И. Карпова, Ю. Ф. Богданов // Молекулярная биология - 2002. - Т. 36. - С. 1-11.

30. Пенкина, М. В. Семейство СКАР-ДНК обогащено эволюционно консервативными последовательностями / М. В. Пенкина, О. И. Карпова, Н. В.

Захаревич, Т. В. Сизова, Ю. Ф. Богданов // Молекулярная биология. - 2008. - Т. -42. - 2. - С.362-369.

31. Погосянц, Е. Е. О некоторых особенностях мейоза у млекопитающих / Е. Е. Погосянц // Цитология. - 1971. - 13 (4) — С.447- 453.

32. Разин, С. В. Хроматин: упакованный геном / С. В. Разин, А. А. Быстрицкий // «Бином. Лаборатория знаний». - 2009. - С. 172.

33. Рубцов, Н.Б. Методы работы с хромосомами млекопитающих / Н.Б. Рубцов // Учебное пособие. — Новосибирск. — Новосиб. гос. ун-т. — 2006. — 152С.

34. Ченцов, Ю. С. Цитология / Ю. С. Ченцов // Медицинское информационное агентство. - 2010. - 368с.

35. Шнырева, А. В. Транспозоны как факторы различных перестроек и модификаций в геномах грибов (обзор) / А. В. Шнырева // Генетика. - 2003. - Т. 39.-№ 5.-С. 621-636.

36. Akhmedov, А. Т. Mammalian SMC3 C-terminal and coiled-coil protein domains specifically bind palindromic DNA, do not block DNA ends, and prevent DNA bending /А. T. Akhmedov, B. Gross, R. Jessberger // J Biol Chem. - 1999. -274. - 53. -P.38216-38224.

37. Adelfalk, C. Cohesin SMC1(3 protects telomeres in meiocytes / J. Janschek, E. Revenkova, C. Blei, B. Liebe, E. Gob, M. Alsheimer, R. Benavente, E. de Boer, I. Novak, C. Hoog, H. Scherthan, R. Jessberger // J Cell Biol. 187. 185-199. Fawcett. D. W. - 1956. The finestructure of chromosomes in the meiotic prophase of vertebrate spermatocytes. J Biophys. Biochem. Cytol. - 2009. - 2. - P. 403-406.

38. Barlow, Al. Combined immunocytogenetic and molecular cytogenetic analysis of meiosis I human spermatocytes / Al. Barlow, Ma. Hulten // Chromosome Res. - 1996. -4. - 8. - P.562-73.

39. Bannert, N. Retroelements and the human genome: new perspectives on an old relation / N. Bannert, R. Kurth // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2004. - 101. - Suppl 2. -P. 14572-14579.

40. Baudat, F. Meiotic recombination in mammals: localization and regulation / F. Baudat, Y. Imai, B. de Massy // Nature Reviews Genetics. - 2013. - 14. - P.794-804.

41. Belonogova, N. M. Identification of all pachytene bivalents in the common shrew using DAPI-staining of synaptonemal complex spreads / N. M. Belonogova, T. V. Karamysheva, L. S. Biltueva, E. A. Perepelov, J. M. Minina, A. V. Polyakov, N. S. Zhdanova, N. B. Rubtsov, J. B. Searle, P. M. Borodin // Chromosome Research. - 2006. -14. - P.673- 679.

42. Blat, Y. Physical and functional interactions among basic chromosome organizational features govern early steps of meiotic chiasma formation / Y. Blat, Ru. Protacio, N. Hunter, N. Kleckner // Cell. - 2002. - P.791-802.

43. Bogdanov, Y. F. Formation of cytoplasmic synaptonemal-like polycomplexes at leptotene and normal synaptonemal complexes at zygotene in Ascaris suum male meiosis / Y. F. Bogdanov // Chromosoma. - 1977. - 61. - P. 1-21.

44. Bolzer, A. Three-dimensional maps of all chromosomes in human male fibroblast nuclei and prometaphase rosettes / A. Bolzer, G. Kreth, I. Solovei, D. Koehler, K. Saracoglu, C. Fauth, S. Muller, R. Eils, C. Cremer, M. R. Speicher, T. Cremer // PLoS Biol.- 2005. -3.-P.157.

45. Boyle, A. L. Differential distribution of long and short interspersed element sequences in the mouse genome: chromosome karyotyping by fluorescence in situ hybridization / A. L. Boyle, S. G. Ballard, D. C. Ward // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. -1990. - 87. - 19. -P.7757-7761.

46. Coleman, J. R. DNA and the Fine Structure of Synaptic Chromosomes in the Domestic Rooster (Gallus domesticus) / J. R. Coleman, M. J. Moses // J Cell Biol. -1964. - 23. - P.63-78.

47. Fedotova, Yu. S. Synaptonemal complex transformations in rye microsporocytes at diplotene stage ofmeiosis / Yu. S. Fedotova, O. L. Kolomiets, Yu. F. Bogdanov // Genome. -1989. -V.32. - №5. -P.816-823

48. Froenicke, L. Male mouse recombination maps for each autosome identified by chromosome painting / L. Froenicke, L. K. Anderson, J. Wienberg // Am. J Hum. Genet. - 2002. - 71. - 6. - P.1353-1368.

49. Chakravarti, A. Nonuniform recombination within the human - globin gene cluster / A. Chakravarti, K. H. Buetow, S. E. Antonarakis //Am. J Hum. Genet. - 1984. - 36. -P.1239-1258.

50. Cox, A. A new standard genetic map for the laboratory mouse / A. Cox, C.L. Ackert-Bicknell, B. L. Dumont, Y. Ding, J. T. Bell, G. A. Brockmann, J. E. Wergedal, C. Bult, B. Paigen, J. Flint, S. W. Tsaih, G.A. Churchill, K.W. Broman // Genetics. -2009. -1824. - P. 1335-1344.

51. Cuñado, N. Organization of highly repeated sequences in surface-spread pachytene chromosomes of rye / N. Cuñado, J. Barrios, J. L. Santos// Genome. - 2000a. - 43. -P.945-948.

52. Cuñado, N. Organization of repetitive DNA sequences at pachytene chromosomes of gilthead seabream Sparus aurata (Pisces. Perciformes) / N. Cuñado, M. A. Garrido-Ramos, R. de la Herrán, C. Ruiz Rejón, M. Ruiz Rejón M, J. L. Santos // Chromosome. - 2000b. - Res. 8. - 1. - P.67-72.

53. Dagan, T. AluGene: a database of Alu elements incorporated within protein-coding genes / T. Dagan, R. Sorek, E. Sharon, G. Ast, D. Graur // Nucleic Acids Res. - 2004. -32 Database. - D. - P.489-^92.

54. Dobson, M. J. Synaptonemal complex proteins: occurrence, epitope mapping and chromosome disjunction / M. J. Dobson, R. E. Pearlman, A. Karaiskakis, B. Spyropoulos, P. B. Moens // J Cell Sei. - 1994. - 107. - P.2749-2760.

55. Grover, D. Nonrandom distribution of Alu elements in genes of various functional categories: insight from analysis of human chromosomes 21 and 22 / D. Grover, P. B. Majumder, C. Rao, S. K. Brahmachari, M. Mukerji // Mol. Biol. Evol. - 2003. - 20. - 9. - P. 1420-1424.

56. Eijpe, M. Association of mammalian SMC1 and SMC3 proteins with meiotic chromosomes and synaptonemal complexes / M. Eijpe, C. Heyting, B. Gross, R. Jessberger // J Cell Sei. - 2000. -113. - Pt 4. - P.673-682.

57. Fawcett, D. W. The fine structure of chromosomes in the meiotic prophase of vertebrate spermatocytes / D.W. Fawcett // J Biophys. Biochem. Cytol. - 1956. - 2. -P.403-406.

58. Froenicke, L. Male mouse recombination maps for each autosome identified by chromosome painting / L. Froenicke, L.K. Anderson, J. Wienberg, T. Ashley// Amer. J. Hum. Genet. - 2002. - 71. - P. 1353—1368.

59. Hakimi, M.-A. A chromatin remodelling complex that loads cohesin onto human chromosomes / M.-A: Hakimi, D. A. Bochar, J. A. Schmiesing, Y. Dong, O. G. Barak, D. W. Speicher, K. Yokomori, R. Shiekhattar // Nature. - 2002. - 418. - P. 994-998.

60. Heng, H. Organization of heterologous DNA inserts on the mouse meiotic chromosome core / H. H. Heng, L. C. Tsui, P. B. Moens // Chromosoma. - 1994. - 103. -P.401—407.

61. Heng, H. H. High resolution free chromatin/ DNA fiber fluorescent in situ hybridization /H. H. Heng, L. Tsui // J. Chromatogr. A. - 1998. - 806. - P. 219—229.

62. Heyting, C. Identification of two major components of the lateral elements of synaptonemal complexes of the rat / C. Heyting, P. B. Moens, W. van Raamsdonk, A. J. Dietrich, A. C. Vink, E. J. Redeker// Eur. J Cell Biol. - 1987. - 43. - P. 148-154.

63. Hernandez-Hernandez, A. Differential distribution and association of repeat DNA sequences in the lateral element of the synaptonemal complex in rat spermatocytes / A. Hernandez-Hernandez, H. Rincon-Arano, F. Recillas-Targa, R. Ortiz, C. Valdes-Quezada, O. M. Echeverria, R. Benavente, G. H. Vazquez-Nin // Chromosoma. -2008.- 1171. - P.77-87.

64. Hubert, R. High resolution localization of recombination hot spots using sperm typing / R. Hubert, M. MacDonald, J. Gusella, N. Arnheim // Nat. Genet. -1994. -7. -P.420-424.

65. Iarovaia, O. V. Visualization of individual DNA loops and a map of loop-domains in the human dystrophin gene / O.V. Iarovaia, A. Bystritskiy, D. Ravcheev, R. Hancock, S. V. Razin // Nucl. Acids Res. - 2004. - 32. - P.2079-2086.

66. Iarovaia, O. V. Induction of transcription within chromosomal DNA loops flanked by MAR elements causes an association of loop DNA with the nuclear matrix / O. V. Iarovaia, S. B. Akopov, L. G. Nikolaev, E. D. Sverdlov, S. V. Razin // Nucl. Acids Res. - 2005. - 33. - P.4157-4163.

67. Jeffreys, A. J. Factors influencing recombination frequency and distribution in a human meiotic crossover hotspot / A. J. Jeffreys, R. Neumann // Hum. Mol. Genet. -2005.- 14. -P.2277-2287.

68. Korenberg, J. R. Human genome organization: Alu, lines and the molecular structure of metaphase chromosome bands Cell / J. R. Korenberg, M. C. Rykowski // -1998. - 6. - 53. -3. -P.391-400.

69. Kim, T. M. Alu and LI retroelements are correlated with the tissue extent and peak rate of gene expression, respectively / T. M. Kim, Y. C. Jung, M. G. Rhyu // J Korean Med. Sci. - 2004. - 19. - 6. - P.783-792.

70. King, R. C. The meiotic behavior of the Drosophila oocyte / R. C. King // Intern. Rev. Cytol. - 1970. - 28. - P. 125-168.

71. Klar, A. J. S. Swi6, a gene required for matingtype switching, prohibits meiotic recombination in the mat2-mat3 "cold spot" of fission yeast / A. J. S. Klar, M. J. Bonaduce // Genetics. - 1991. - 129. - P.1033-1042.

72. Kleckner, N. Chiasma formation: chromatin axis interplay and the role(s) of the synaptonemal complex / N. Kleckner // Chromosoma. - 2006. - 115. - P.175-194.

73. Lagarkova, M. A. The large-scale fragmentation of mammalian DNA in the course of apoptosis proceeds via excision of chromosomal DNA loops and their oligomers / M. A. Lagarkova, O. V. Iarovaia, S. V. Razin // J. Biol. Chem. - 1995. - 270. - P.20239-20241.

74. Lammers, J. H. M. The Mr 30.000-33.000 major protein components of the lateral elements of synaptonmal complexes of the rat / J. H. M. Lammers // PhD Thesis. Wageningen. The Netherlands. Wageningen Agricultural University. - 1999.

75. Liapunova, N. A. A quantitative study of histones in meiocytes. Investigation of the histone amount in cricket spermatogenesis by interference, microscopy / N. A. Liapunova, D. P. Babadjanian // Chromosoma. - 1973. - 40. - P.387—399.

76. McVean, G. A. T. The fine-scale structure of recombination rate variation in the human genome / G. A. T. McVean, S. Myers, S. Hunt, P. Deloukas, D. R. Bentley, P. Donnelly // Science. - 2004. - 304. - P.581-584.

77. Medstrand, P. Retroelement distributions in the human genome: variations associated with age and proximity to genes / P. Medstrand, L.N. van de Lagemaat, D.L. Mager//Genome Res.-2002.- 12.- 10.-P. 1483-95.

78. Meuwissen, R. L. A coiled-coil related protein specific for synapsed regions of meiotic prophase chromosomes / R. L. Meuwissen, H. H. Offenberg, A. J. Dietrich, A. Riesewijk, M. van Iersel, C. Heyting // Embo J. - 1992. -11. - P.5091-5100.

79. Moens, P. B. Satellite DNA I in chromatin loops of rat pachytene chromosomes and in spermatids / P. B. Moens, R. E. Pearlman // Chromosoma. - 1989. - 98. - 4. - P.287-294.

80. Moens, P. B. In situ DNA sequence mapping with surface-spread mouse pachytene chromosomes / P. B. Moens, R. E. Pearlman // Cytogene. Cell Genet. - 19906. - 53. -4. -1- P.219-220.

81. Moens, P. B. Telomere and centromere DNA are associated with the cores of meiotic prophase chromosomes / P. B. Moens, R.E. Pearlman // Chromosoma. - 19906. - 100.-1.-P.8-14.

82. Moses, M. J. Chromosomal structures in crayfish spermatocytes / M. J. Moses // J Biophys. Biochem. Cytol. - 1956. - 2. - P.215-218.

83. Moses, M. J. Composition and role of the synaptonemal complex / M. J. Moses, M. E. Dresser, P. A. Poorman // Symp. Soc. Exp. Biol. - 1984. - 38. P.245-270.

84. Muotri, A. R. The necessary junk: new functions for transposable elements / A. R. Muotri, M. C. Marchetto, N. G. Coufal, F. H. Gage // Hum. Mol. Genet. - 2007. - 16. -P.159-167.

85. Myers, S. A Fine-Scale Map of Recombination Rates and Hotspots Across the Human Genome / S. Myers, L. Bottolo, C. Freeman // Science. - 2005. - 310. - 5746. -P.321-324.

86. Nebel, B. R. The fine structure of chromosomes in pigeon spermatocytes / B. R. Nebel, E. M. Coulon // Chromosoma. - 1962. - 13. - P.272—291.

87. Novak, I. Cohesin Smcl(3 determines meiotic chromatin axis loop organization /1. Novak, H. Wang, E. Revenkova, R. Jessberger, H. Scherthan, C. Hoog // J Cell Biol. -2008.- 180.- P.83-90.

88. Offenberg, H. SYCP2: a major protein component of the axial elements of synaptonemal complexes of the rat / H. Offenberg, J. Schalk, R. Meuwissen, M. van Aalderen, H. Kester, A. Dietrich, C. Heyting // Nucl. Acids Res. - 1998. - 26. -P.2572-2579.

89. Ortiz, R. Cytochemical study of the distribution of RNA and DNA in the synaptonemal complex of guinea-pig and rat spermatocytes / R. Ortiz, O. M. Echeverria, E. Ubaldo, A. Carlos, C. Scassellati, G. H. Vazquez-Nin // Eur. J Histochem. - 2002. - 46. - P. 133-142.

90. Paulson, J. R. The structure of histone-depleted metaphase chromosomes / J. R. Paulson, U. K. Laemmli // Cell. - 1977. - 12. -P.817-828.

91. Pearlman, R. E. Synaptonemal complexes from DNAse-treated rat pachytene chromosomes contain (GT)n and LINE/SINE sequences / R. E. Pearlman, N. Tsao, P. B. Moens // Genetics. - 1992. - 130. - 4. - P.865-872.

92. Peterson D.G., Localization of single- and low-copy sequences on tomato synaptonemal complex spreads using fluorescence in situ hybridization (FISH) / D.G. Peterson, N. L. V. Lapitan, S. M. Stack // Genetics Society of America. -1999. - Vol. 152. - P.427-439.

93. Pigozzi, M. I. Localization of single-copy sequences on chicken synaptonemal complex spreads using fluorescence in situ hybridization (FISH) / M. I. Pigozzi // Cytogenetic and genome research. — 2007. — 119. - 1—2. - P. 105-112.

94. Quentin, Y. Emergence of master sequences in families of retroposons derived from 7sl RNA / Y. Quentin // Genetica. - 1994. - 93. - P.203-215.

95. Revenkova, E. Cohesin SMC1 P is required for meiotic chromosome dynamics sister chromatid cohesion and DNA recombination / E. Revenkova, M. Eijpe, C. Heyting, C. A. Hodges, P. A. Hunt, B. Liebe, H. Scherthan, R. Jessberger // Nat. Cell. Biol. - 2004. - 66. - P.555-562.

96. Revenkova, E. Shaping meiotic prophase chromosomes: cohesins and synaptonemal complex proteins / E. Revenkova, R. Jessberger // Chromosoma. - 2006. - 115. -P.235-240.

97. Shima, J. E. The murine testicular transcriptome: characterizing gene expression in the testis during the progression of spermatogenesis / J. E. Shima, D. J. McLean, J. McCarrey, M. D. Griswold // Biol. Reprod. - 2004. - 71. - P.319—330.

98. Sinnett, D. Alu RNA Secondary Structure Consists of Two Independent 7 SL RNA-like Folding Units / D. Sinnett, C. Richer, J.-M. Deragon, D. Labuda // J. Biol. Chem. -1991.-266.- 14.- P.8675-8678.

99. Solari, A. J. The structure of the central region in the synaptonemal complexes of hamster and cricket spermatocytes / A. J. Solari, M. J. Moses // J Cell Biol. - 1973. -56. - P.145-152.

100. Solari, A. J. Synaptosomal complexes and associated structures in microspread human spermatocytes / A. J. Solari // Chromosoma. - 1980. - 81. -P.315—337.

101. Solari, A. J. High-resolution cytological localizationof the Xhol and EcoRI repeat sequences in the pachytene ZW bivalent of the chicken / A. J. Solari, M. E. Dresser // Chromosome. - 1995. - Res. 3. - P.87-93.

102. Spyropoulos, B. In situ Hybridization of Meiotic Prophase Chromosomes / B. Spyropoulos, P. Moens // In situ Hybridization Protocols. Methods in Molecular Biology. Series editor John M. Walker. - 1994.

103. Stack, S. M. A model for chromosome structure during the mitotic and meiotic cell cycles / S. M. Stack, L. K. Anderson // Chro es. 9. - P. 175-198.