Индукция эпигенетической гетерогенности в популяции клеток , содержащих искусственные циклические системы генов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.15, кандидат биологических наук Ступак, Евгения Эдуардовна

• Ступак, Евгения Эдуардовна
• кандидат биологических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Ступак, Евгения Эдуардовна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ

Обзор литературы)

1.1 Эпигенетическая изменчивость прокариот

1 2. Эпигенетические механизмы клеточной дифференцировки эукариот.19 1.3. Наследование функциональных состояний генных сетей.

1.3.1 Эпигенные системы.

1 3 2. Стохастические флуктуации содержания белков в клетке

1 3 3 Искусственные циклические системы

ГЛАВА 2 ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2 1. Объект исследования

2 2 Среда культивирования и условия роста

2 3 Выявление клеток, синтезирующих Р-галактозидазу

2 4 Определение активности Р-галактозидазы

2 5 Выделение и очистка плазмидной ДНК.

2 6 Трансформация клеток Е. coli

210 Статистический анализ

2 11 Штаммы Е coll и плазмиды.

2 13 Реактивы

ГЛАВА 3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. Наследование эпигенотипов клетками JC158(pCIK3) в периодической культуре в отсутствие индуцирующих факторов

3.2. Наследование эпигенотипов клетками JC158(pClK3/pLacI) в периодической культуре в отсутствие индуцирующих факторов

3 3 Изменение эпигенетического состава популяции клеток

JC158(pClK3) под действием индуцирующих факторов . .67 3 4 Динамика перехода клеток, содержащих ЦДС(") из метастабильного состояния в стабильные.

3.5 Зависимость соотношения фенотипов клеток от фазы роста культуры на момент устранения действия индукторов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Индукция эпигенетической гетерогенности в популяции клеток , содержащих искусственные циклические системы генов»

Актуальность проблемы

Паттерн экспрессии генов определяет фенотип клетки Наследуемые изменения уровней экспрессии генов в клетках лежит в основе таких процессов как выбор между литическим и лизогенным путями развития у умеренных бактериофагов (Johnson et al, 1981), фазовые вариации у прокариот (van der Woude, Baumler, 2004, van der Woude, 2006), клеточная дифференцировка эукариот (Latham, 1999, Kepes, 2005) Исследование механизмов возникновения дифференциальной активности генов в индивидуальных клетках клональной популяции - одно из наиболее актуальных направлений современной биологии В большинстве случаев наследуемые в клеточных поколениях, но обратимые изменения генной активности являются результатом взаимосвязанных генетических (транспозиции, инверсии) и эпигенетических факторов (структура хроматина, модификации ДНК и ДНК-ассоциированных белков, переключение уровня синтеза транскрипционных факторов в циклических системах генов). Причем обратимые перестройки последовательности ДНК контролируются регуляторными белками (van der Woude, Baumler, 2004)

Как было показано в ряде работ (Gardner et al., 2000, Tchuraev et al, 2000, Kobayashi et al, 2004) циклические дигенные системы с отрицательными обратными связями (ЦДС()) могут поддерживать два альтернативных уровня экспрессии генов и, соответственно, два фенотипа клетки. В этом случае ЦДС() является динамическим эпигеном, в котором часть наследственной информации хранится, кодируется и передается потомству вне первичной структуры молекул ДНК генома (Чураев, 1975)

Использование при конструировании хорошо охарактеризованных генетических элементов, простая структура и наличие обратных связей, стабилизирующих систему, делают искусственные ЦДС() удобным объектом для изучения основных закономерностей возникновения фенотипической гетерогенности в популяции генетически однородных клеток.

Цель и задачи исследования

Цель работы - исследовать возможность индукции наследуемой эпигенетической гетерогенности в клональной популяции клеток Escherichia coli, содержащих искусственные циклические системы генов

Задачи исследования.

1 Исследовать стабильность наследования каждого из альтернативных фенотипов клеток, содержащих циклические дигенные системы с отрицательными обратными связями в процессе роста периодической культуры

2 Исследовать фенотипический состав популяции клеток, содержащих ЦДС() и циклическую моногенную систему с отрицательной обратной связью в процессе роста периодической культуры

3 Проверить возможность расщепления клональной популяции клеток Е coli, содержащих ЦДС(), на две фенотипически различающихся субпопуляции в отсутствие специфических индуцирующих факторов

4. Поставить эксперимент по одновременному воздействию двух индуцирующих факторов на клетки, содержащие ЦДС(), для проверки гипотезы о существовании метастабильного состояния

5. Исследовать влияние метаболизма клетки в момент воздействия индукторов на соотношение альтернативных субпопуляций клеток в дальнейшем

Научная новизна исследования

Обнаружена возможность переключения функциональных состояний ЦДС() изменением скорости роста культуры.

Впервые установлено, что клетка, содержащая динамический эпиген, может при делении образовать дочерние клетки, детерминированные к альтернативному фенотипу

Экспериментально показано новое свойство динамического эпигена возможность перехода в метастабильное состояние под воздействием внешних факторов

Впервые получена экспериментальная модель одного из молекулярных механизмов детерминации клеток к самодифференцировке.

Научно-практическая значимость работы

Исследование эпигенетических механизмов возникновения фенотипической гетерогенности в изначально гомогенной популяции создает основу для разработки систем управления клеточными процессами В биотехнологии управление структурой популяции, т.е. поддержание необходимых фенотипических разновидностей клеток в необходимых пропорциях, позволит контролировать скорость процесса и варьировать на разных этапах соотношение синтезируемых продуктов

Поскольку многие мупьтифакторные признаки с изменчивой пенетрантностью (частотой проявления признака), возможно, имеют эпигенетическую основу, понимание причин разного уровня экспрессии генов в генетически однородных клетках необходимо для достоверной интерпретации результатов генетического анализа

Апробация работы

Результаты исследования были представлены на III съезде Вавиловского общества генетиков и селекционеров (Москва, 2004), международной научной конференции «Молекулярная генетика, геномика и биотехнология» (Минск, 2005), 9 и 10 Пущинской школе-конференции молодых ученых "Биология - наука XXI века" (Пущино, 2005, 2006)

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 6 работ.

Структура и объём диссертации

Работа изложена на 110 страницах машинописного текста Состоит из введения, обзора литературы, описания методов и материалов, результатов и обсуждения, заключения, выводов и списка литературы Список литературы включает 200 источников. Диссертация иллюстрирована 2 схемами, 14 графиками и 28 фотографиями.

Заключение диссертации по теме «Генетика», Ступак, Евгения Эдуардовна

ВЫВОДЫ

1. Расщепление популяции клеток Е coli, содержащих циклическую дигенную систему с отрицательными обратными связями (ЦДС^), на две фенотипически различающихся субпопуляции индуцируется одновременным воздействием двух специфических индуцирующих факторов или непродолжительным воздействием одного, а также изменением скорости роста культуры

2 Возникновение двух субпопуляций в потомстве одной клетки Е coli, содержащей ЦДС("), является результатом перехода циклической системы в метастабильное состояние в присутствии двух репрессоров.

3. На соотношение субпопуляций влияют фаза роста культуры E.coli в момент перехода клеток в метастабильное состояние и последующие условия роста.

4. Так как две субпопуляции появляются в отсутствии внешнего воздействия, то этот процесс является экспериментальной моделью одного из возможных молекулярных механизмов детерминации клеток к самодифференцировке

5. Введение в клетку E.coli, содержащую циклическую дигенную систему, циклической моногенной системы, обеспечивающей стабильный уровень одного из белков-репрессоров, изменяет соотношение репрессоров, во всех эпигенотипах и поддерживает фенотипическую гетерогенность культуры.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В присутствии двух индуцирующих факторов (42°С и ИПТГ) циклическая дигенная система с отрицательными обратными связями (ЦДС()), состоящая из блоков Pl lacl и Ptrc cl, обеспечивает одновременный синтез репрессоров Lacl и CI. Устранение индуцирующих факторов приводит к появлению в культуре двух субпопуляций клеток с разным уровнем синтеза Р-галактозидазы, что свидетельствует о прохождении ЦДС^ метастабильного состояния, из которого циклическая система может перейти в каждый из двух устойчивых эпигенотипов - lacl1 сf и lacfcl]. Существование метастабильного состояния наглядно демонстрируется секторными колониями, являющимися результатом появления дочерних клеток, детерминированных к разным фенотипам за счет флуктуаций количества регуляторных белков при делении клетки Секторные колонии можно наблюдать не только при посеве культуры, подвергшейся одновременному воздействию двух индуцирующих факторов, но и при посеве культуры, индуцированной к переключению в альтернативный эпигенотип. Следовательно, клетка, содержащая ЦДС^, в процессе переключения из одного эпигенотипа в другой проходит метастабильное состояние. Перевести клетки в метастабильное состояние можно и без воздействия специфических индуцирующих факторов - изменением скорости роста культуры, что также приводит к изменению соотношения белков-репрессоров, кодируемых ЦДСН. В результате фенотипически однородные клетки при последующем пересеве в свежую среду образуют фенотипически различающиеся дочерние клетки.

Таким образом, во всех случаях возникновение гетерогенности популяции связано со стохастическими процессами, приводящими к несколько различающимся концентрациям белков-репрессоров в отдельных клетках, и с флуктуациями в распределении белков при делении клетки, находящейся в метастабильном состоянии. Соотношение численности субпопуляций клеток определяется условиями роста культуры в момент перехода из метастабильного состояния в устойчивые эпигенотипы. Так, проведенные эксперименты показали, что при росте на агаризованной среде и при росте в жидкой культуре устанавливается разное соотношение субпопуляций, кроме того, соотношение зависит от фазы роста культуры в момент устранения индукторов

Введение в клетку, содержащую ЦДС(), циклической моногенной системы с отрицательной обратной связью приводит к изменению как базального, так и максимального уровня репрессоров LacI и CI в клетке, что поддерживает фенотипическую гетерогенность, увеличивая частоту спонтанных переключений.

91

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Ступак, Евгения Эдуардовна, 2006 год

1. Antequera F., Bird A Number of CpG islands and genes in human and mouse //Proc Natl. Acad. Sci. USA 1993.-V. 90 -P 11995-11999

2. Ashapkin V V , Antoniv T T , Vanyushin В F Methylation-dependent binding of wheat nuclear proteins to the promoter region of nbosomal RNA genes //Gene.- 1995 -V. 157 -P 273-277.

3. Atkinson M. R , Savageau M A , Myers J. T , Ninfa A J Development of genetic circuitry exhibiting toggle switch or oscillatory behavior in Escherichia coli II Cell. 2003. - V 113 - P. 597-607.

4. Attwood J.T, Yung R.L., Richardson В С. DNA methylation and the regulation of gene transcription // Cell. Mol. Life Sci. 2002 - V. 59. - P. 241257.

5. Aufsatz W, Mette MF., van der Winden et al RNA-directed DNA methylation in Arabidopsis // Proc Natl Acad Sci. USA 2002. - V. 99 - P. 16499-16506.

6. Azam A.T, Iwata A., Nishimura A et al Growth phase-dependent variation in protein composition of the Escherichia coli nucleoid // J. Bacteriol -1999 -V. 181 -P. 6361-6370

7. Babu M.M, Teichmann S A Evolution of transcription factors and the gene regulatory network in Escherichia coli II Nucleic Acids Research 2003. -V. 31,№4. - P. 1234-1244.

8. Barras F., Marinus M G. The great GATC. DNA methylation in E. coli II TrendsGenet 1989 -V 5. - P. 139-143.

9. Bateman E. Autoregulation of eukaryotic transcription factors // Prog Nucleic Acid Res. Mol. Biol. 1998. - V. 60. - P. 133-168.

10. Baylin S.B., Herman J G., Graff JR. et al Alterations in DNA methylation: a fundamental aspect of neoplasia // Adv Cancer Res. 1998. - V 72 - P. 141-196.

11. Becskei A, Seraphin В , Serrano L. Postttve feedback in eukaryotic gene networks' cell differentiation by graded to binary response conversion // EMBO J. 2001.-V. 20 -P 2528-2535

12. Becskei A, Serrano L Engineering stability in gene networks by autoregulation //Nature. 2000 - V. 405 - P. 590-593

13. Blake W. J , Kaern M , Cantor С R , Collins J. J Noise in eukaryotic gene expression // Nature. 2003. - V. 422. - P. 633-637.

14. Blomfield I.C The regulation of pap and type 1 fimbnation in Escherichia coliII Adv Microb. Physiol -2001.-V 45 -P. 1-49.

15. Bomfer C. Developmental regulation of eukaryotic gene locr which cis-regulatory information is required? // Trends Genet. 2000. - V 16. - P 310-315

16. Bonifield HR, Hughes K.T. Flagellar phase variation in Salmonella enterica is mediated by a posttranscriptional control mechanism // J Bacterid. -2003 -V. 185 P. 3567-3574

17. Boyes J , Bird A. Repression of genes by DNA methylation depends on CpG density and promoter strength' evidence for involvement of a methyl-CpG binding protein//EMBO J.- 1992.-V. 11.-P 327-333.

18. Braaten B.A., Nou X., Kaltenbach L.S , Low D.A. Methylation patterns in pap regulatory DNA control pyelonephritis-associated pili phase variation in E. coli II Cell 1994. - V 76. - P. 577-588.

19. Cerdeno-Tarraga A.M, Patrick S., Crossman L C. et al. Extensive DNA inversions in the B.fragilis genome control variable gene expression // Science -2005.-V. 307.-P. 1463-1465.

20. Chen L., Wang R., Kobayashi T.J, Aihara К Dynamics of gene regulatory networks with cell division cycle // Physical Review E 2004. - V. 70: 011909.

21. Chubb J.R., Boyle S., Perry P., Bickinore W A Chromatin motion is constrained by association with nuclear compartments in human cell // Curr. Biol 2002 V 12. P 439-445

22. Clark S J, Harrison J., Molloy P.L Spl binding is inhibited by mCpmCpG methylation // Gene 1997 -V 195. - P. 67-71.

23. Cockell M., Gasser S M Nuclear compartments and gene regulation // Curr. Opin Genet Develop. 1999 - V. 9. - P. 199-205

24. Danese P.N, Pratt L.A., Dove S., Kolter R„ The outer-membrane protein, Ag43, mediates cell-to-cell interactions within E coli biofilms // Mol Microbiol. 2000. - V 37. - P. 424-432

25. Dobrin R, Beg Q.K., Barabasi A.-L, Oltvai Z N Aggregation of topological motifs in the Escherichia coli transcriptional regulatory network // BMC Bioinformatics. 2004. - V. 5.10.

26. Doerfler W DNA methylation and gene activity // .Ann. Rev Biochem 1983. - V. 52.-P. 93-124

27. Doerfler W., Hohlweg U., Muller K. et al. Foreign DNA integration-perturbations of the genome-oncogenesis // Ann New York Acad Sci. 2001 V. 945. - P. 276-288.

28. Dybvig K., Sitaraman R, French С Т. A family of phase-variable restriction enzymes with differing specificities generated by high-frequency gene rearrangements // Proc. Natl. Acad Sci. USA. 1998. - V. 95. - P. 13923-13928.

29. Ehrlich M. DNA methylation in cancer, too much, but also too little // Oncogene. -2002. V 21. - P. 5400-5413

30. Elowitz M.B., Leibler S A synthetic oscillatory network of transcriptional regulators. // Nature 2000. - V. 403. - P. 335-338.

31. Elowitz M.B., Levine A J., Siggia E.D., Swain P S. Stochastic gene expression in a single cell//Science 2002 -V 297 - P. 1183-1186.

32. Enos-Berlage J L , McCarter L L . Relation of capsular polysaccharide production and colonial cell organization to colony morphology in Vibrio parahemolyticus II J. Bacterid -2000 -V. 182 -P. 5513-5520

33. Feinberg A.P, Gehrke С W., Kuo K.C , Ehrlich M. Reduced genomic 5-methylcytosine content in human colonic neoplasia // Cancer Res. 1988. - V 48 -P. 1159-1161.

34. Finkel S.E., Kolter R. DNA as a nutrient: novel role for bacterial competence genehomologs// J. Bacterid -2001.-V 183.-P. 6288-6293

35. Fraser H В, Hirsh A E, Giaever G et al, Noise minimization in eukaryotic gene expression // PLoS Biology. 2004 - V. 2 - P 834-838

36. Freeman M. Feedback control of intercellular control signaling in development //Nature 2000. - V. 408. - P.313-319.

37. Gaily D.L., Leathart J., Blomfield I.C. Interaction of FimB and FimE with the fim switch that controls the phase variation of type 1 fimbriae in Escherichia coli K-12 // Mol Microbiol 1996. - V. 21. - P 725-738

38. Gaily D.L., Rucker T.J, Blomfield IС The Ieucine-responsive regulatory protein binds to the fim switch to control phase variation of type 1 fimbrial expression in Escherichia coli K-12 // J. Bacterid. 1994 - V 176. - P. 5665-5672.

39. Garcia-Ojalvo J., Elowitz M.B, Strogatz S.H. Modeling a synthetic multicellular clock: Repressilators coupled by quorum sensing // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2004. - V. 101, № 30. - P. 10955-10960

40. Gardner T.S , Cantor C.R, Collins J.J. Construction of a genetic toggle switch in Escherichia coli II Nature. 2000. - V. 403. - P 339-342

41. Garrick D., Fiering S., Martin D.I K., Whitelaw E. Repeat-induced gene silencing in mammals // Nat Genet. 1998. - V. 18. - P. 56-59.

42. Gasser S.M. Visualizing chromatin dynamics in interphase nuclei // Science -2002.-V 296 -P. 1412-1416.

43. Gonze D., Halloy J , Goldbeter A Robustness of circadian rhythms with respect to molecular noise // Proc Natl Acad Sci. USA 2002 - V 99 - P. 673-678.

44. Gribnau J., Hochedlinger К, Hata К et al Asynchronous replication timing of imprinted loci is independent of DNA methylation, but consistent with differential subnuclear localization // Genes Dev. 2003 - V 17 - P. 759-773.

45. Grunstein M. Yeast heterochromatin: regulation of its assembly and inheritance by histones // Cell. 1998. - V. 93. - P. 325-328

46. Gurdon J.B. Genetic reprogramming following nuclear transplantation in Amphibia//Semin CellDev Biol 1999 -V 10.-P 239-243

47. Guss К A., Nelson С E , Hudson A et al Control of a genetic regulatory network by a selector gene // Science 2001 - V. 292. - P. 1164-1167.

48. Haagmans W, van der Woude M. Phase variation of Ag43 in Escherichia coli: Dam-dependent methylation abrogates OxyR binding and OxyR-mediated repression of transcription // Mol Microbiol. 2000. - V. 35 - P 877887.

49. Harshey R.M Bees aren't the only ones: swarming in Gram-negative bacteria // Mol. Microbiol 1994. - V.16. - P 389-394

50. Hartwell L H, Hopfield J J., Leibler S , Murray A.W. From molecular to modular cell biology // Nature. 1999. - V.402 - P 47-51.

51. Hendrich В., Bird A. Identification and characterization of a family of mammalian methyl-CpG binding proteins // Mol. Cell Biol 1998 - V. 18. - P. 6538-6547

52. Hernday A, Krabbe M., Braaten В., Low D. Self-perpetuating epigenetic pili switches in bacteria // Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2002. - V. 99. - 16470-16476

53. Holmes S.G, Braunstein M, Broad J. Transcriptionalsilencing of the yeast inating-type genes // Epigeneticmechanism of gene regulation / Eds Russo V.E A., Martienssen R A , Riggs A G. N. Y.: Cold Spring Harbor Lab Press, 1996. -P. 467-487.

54. Hood D W., Deadman M E , Jennings M P et al. DNA repeats identify novel virulence genes in Haemophilus influenzae II Proc Natl. Acad Sci. USA -1996.-V. 93.-P. 11121-11125.

55. Isaacs F J., Hasty J., Cantor С R Collins J.J. Prediction and measurement of an autoregulatory genetic module // Proc Natl. Acad Sci USA -2003.-V. 100.-P. 7714-7719.

56. Jablonka E, Lachmann M, Lamb M J. Evidence, Mechanisms and Models forthe Inheritance of Acquired Characters // Journal of Theoretical Biology 1992 -V 158.-P. 245-268.

57. Jenuwein Т., AIlis C.D. Translating the histone code// Science. 2001 -V. 293.-P. 1074-1180.

58. Johnson A. D, Poteete A R, Lauer G et al X Repressor and cro— components of an efficient molecular switch // Nature 1981. - V 294 - P 217-223.

59. Jones G.W., Clewell D.B., Charles L.G, Vickerman MM Multiple phase variation in haemolytic, adhesive and antigenic properties of Streptococcus gordonuII Microbiology. 1996. - V. 142. -P. 181-189.

60. Kawasaki H., Taira K. Induction of DNA methylation and gene silencing by short interfering RNAs in human cells // Nature 2004. - V. 431. - P 211-217

61. Kepes F. Epigenetics as an aspect of post-genomics // Med Sci (Paris). -2005.- V. 4.-P. 371-376.

62. Kikyo N, Wolffe A P. Reprogramming nuclei: insights from cloning, nuclear transfer and heterokaryons // J Cell Sci 2000. - V. 113 - P 11 -20.

63. Kleinjan D-J., Heyningen V. Position effect in human genetic disease // Hum. Mol Genet.- 1998.-V. 7 -P 1611-1618.

64. Kobayashi H., Kaern M., Araki M et al. Programmable cells: Interfacing natural and engineered gene networks // Proc. Natl. Acad. Sci U S A 2004. - V 101.-P. 8414-8419.

65. Kolpakov F A., Ananko E.A.,Kolesov G.B., Kolchanov N.A GeneNet a database for gene networks and its automated visualization // Bioinformatics -1998.-V. 14.-P. 529-537

66. Kuo J-T., Chang Y-J., Tseng C-P. Growth rate regulation of lac operon expression in Escherichia coli is cyclic AMP dependent // FEBS Letters. 2003 -V. 553 -P. 397-402

67. Lachner M., O'Carroll D., Rea S et al Methylation of histone H3 lysine 9 creates a binding site for HP1 proteins // Nature 2001. - V 410. - P. 116-120.

68. Latham KE, Mechanisms and control of embryonic genome activation in mammalian embryos // Int. Rev. Cytol. 1999 - V. 193. - P 71-124

69. Lee Т. I., Rinaldi N. J., Robert F et al. Transcriptional regulatory networks in Saccharomyces cerevisiae // Science. 2002. - V. 298. - P. 799-804.

70. Lindroth A.M., Shultis D., Jasencakova Z. et al Dual histone H3 methylation marks at lysines 9 and 27 required for interaction with chromomethylase 3 // EMBO J. 2004 - V. 23. - P 4286-4296.

71. Little J., Shepley D. P., Wert D.W. Robustness of a gene regulatory circuit//EMBO J 1999.-V. 18 -P. 4299-4307

72. Low D.A., Weyand NJ., Mahan M.J. Roles of DNA Adenine methylation in regulating bacterial gene expression and virulence // Infect. Immun. -2001. V. 69.-P. 7197-7204.

73. Lutz R., Bujard H. Independent and tight regulation of transcriptional units in Escherichia coli via the LacR/O, the TetR/O and AraC/II-I2 regulatory elements//NucI Acids Res. 1997. - V. 25. - P. 1203-1210.

74. Lyko F., Paro R Chromosomal elements conferring epigenetic inheritance // BioEssays. 1999. - V 21. - P 824-832.

75. Mahan J., Low D.A. DNA methylation regulates bacterial gene expression and virulence// ASM News. 2001. - V. 67 - P. 356-361.

76. McAdams H H., Arkin A. Stochastic mechanisms in gene expression // Proc Natl Acad Sci. USA. 1997 - V. 94. - P. 814-819.

77. McLandsborough L. A, Cleary PP Insertional inactivation of virR in Streptococcus pyogenes M49 demonstrates that VirR functions as a positive regulator of ScpA, FcRA, OF, and M protein // FEMS Microbiol Lett 1995 -V. 128 -P. 45-51.

78. McMillen D, Kopell N., Hasty J., Collins J J. Synchronizing genetic relaxation oscillators by intercell signaling // Proc Natl Acad. Sci USA. -2002 -V. 99. P. 679-684.

79. Meyerowitz E M. Plants compared to animals' the broadest comparative study of development // Science. 2002. - V. 295. - P. 1482-1485

80. Misteli T. Proteins dynamics: implication for nuclear architecture and gene expression // Science. 2001. - V. 291. - P. 843-847

81. Miyashita N, Shiga К, Tonai M et al Remarkable differences in telomere lengths among cloned cattle derived from different cell types // Biol. Reprod -2002 -V.66 P. 1649-1655.

82. Moxon E. R, Gewurz B.E., Richards J.C et al. Phenotypic switching of Haemophilus influenzae II Mol. Microbiol. 1996. - V. 19. - P. 1149-1150.

83. Munnes M., Schetter C., Holker I., Doerfler W. A fully 5'-CG-3' but not a 5-CCGG-3' methylated late frog virus 3 promoter retains activity // J. Virol -1995 -V. 69.-P. 2240-2247.

84. Murphy D.B., Pembroke J.T. Transfer of the IncJ plasmid R391 to recombination deficient Escherichia coli K12: evidence that R391 behaves as a conjugal transposon //FEMS Microbiol. Lett. 1995 - V. 134. - P. 153-158.

85. Nasser W., Schneider R., Travers. A, Muskhelishvili G. CRP modulates fis transcription by alternate formation of activating and repressing nucleoprotein complexes//J. Biol. Chem.-2001 -V.276.-P. 17878-17886.

86. Nou X., Braaten В., Kaltenbach L., Low D.A. Differential binding of Lrp to two sets of pap DNA binding sites mediated by Pap I regulates Pap phase variation in Escherichia coli И EMBO J. 1995 - V 14 - P. 5785-5797

87. Novick KL., Nimmrich L., Gene B. et al Epigenomics: genome-wide study of methylation phenomena // Curr. Issues Mol. Biol. 2002. - V. 4. - P. 111-128.

88. Ogura A., Inoue К, Ogonuki N. et al Production of male cloned mice from fresh, cultured, and cryopreserved nnma-ture Sertoli cells // Biol Reprod. -2000. -V. 62. P. 1579-1584.

89. Okano M., Xie S., Li E. Cloning and characterization of a family of novel mammalian DNA (cytosine-5) methyltransferases // Nat. Genet. 1998. - V 19 -P 219-220

90. Olsen P. В., Schembri M A., Gaily D.L, Klemm P. Differential temperature modulation by H-NS of the fimB and fimE recombinase genes which control the orientation of the type 1 fimbrial phase switch // FEMS Microbiol Lett 1998.-V. 162.-P. 17-23

91. Owen P., Meehan M., de Loughry-Doherty H., Henderson I. Phase-variable outer membrane proteins in Escherichia coli 11 FEMS Immunol. Med. Microbiol.- 1996.-V 16 P. 63-76

92. Parada LA., Misteli T. Chromosome positioning in the interphase nucleus // Trends in Cell Biol. 2002. - V. 12. - P. 425-432.

93. Park S F., Purdy D , Leach S Localized reversible frameshift mutation in the JlhA gene confers phase variability to flagellin gene expression in Campylobacter coli II J. Bacteriol. 2000. - V. 182. - P. 207-210.

94. Pastan I., Adhya S. Cyclic adenosine 5'-monophosphate in Escherichia coli II Bacteriological Reviews. 1976. - V. 40. - P. 527-551

95. Pedraza J M, Oudenaarden A Noise propagation in gene networks // Science. 2005. - V. 307. - P 1965-1969.

96. Perbal В V A practical guide to molecular cloning NY A Wiley -Interscience publication, 1988. - 811 p.

97. Petronis A Human morbid genetics revisited relevance of epigenetics //Trends Genet.-2001.-V. 17.-P. 142-146.

98. Plath K, Mlynarczyk-Evans S, Nusinow DA, Panning В XIST RNA and the mechanism of X chromosome inactivation // Annu. Rev Genet -2002.-V. 36.-P. 233-278

99. Pradhan S., Bacolla A., Wells R D., Roberts R J. Recombinant human DNA (cytosine-5) methyltransferase. I. Expression, purification, and comparison of de novo and maintenance methylation // J. Biol Chem 1999 - V 274. - P 33002-33010.

100. Prasadarao N.V., Lysenko E, Wass С A et al Opacity-associated protein A contributes to the binding of Haemophilus influenzae to chang epithelial cells//Infect Immun 1999. -V.67 -P. 4153-4160.

101. Ptashne M, Jeffrey A., Johnso A. D et al. How the A repressor and cro work // Cell. 1980. - V. 19. - P. 1 -11.

102. Rauprich O., Matsushita M., Weijer С J. et al. Periodic phenomena in Proteus mirabihs swarm colony development // J. Bacteriol 1996. - V 178 -P.6525-6538.

103. Razin A, Shemer R. DNA methylation in early development // Hum. Mol. Genetics 1995. - V. 4. - P. 1751-1755

104. Restrepo, В I., Carter CJ, Barbour A.G. Activation of a vmp pseudogene in Borreha hermsu. an alternate mechanism of antigenic variation during relapsing fever// Mol. Microbiol. 1994. - V 13. - P 287-299

105. Rideout W.M , Eggan W., Jaemsch R. Nuclear cloning and epigenetic reprogrammmg of the genome//Science -2001 -V 293 -P 1093-1098

106. Ring, A., J N. Weiser, and E I. Tuomanen Pneumococcal trafficking across the blood-brain barrier Molecular analysis of a novel bidirectional pathway //J.Clin Investig 1998. -V 102.-P 347-360.

107. Robertson К D., Jones PA. DNA methylation: past, present and future directions // Carcinogenesis 2000. - V 21. - P. 461-467.

108. Robison К, McGuire A.M., Church G.M. A comprehensive library of DNA-binding site matrices for 55 proteins applied to the complete Escherichia coli K-12 genome//J. Mol. Biol.- 1998.-V. 284 -P 241-254.

109. Rosenfeld N, Elowitz M.B., Alon U J. Negative autoregulation speeds the response times of transcription networks // J Mol. Biol. 2002 - V. 323. - P. 785-793

110. Rosenfeld N , Young J. W, Alon U, Swain P S , Elowitz M В Gene regulation at the single-cell level//Science -2005 -V 307. P. 1962-1965.

111. Rozanov D V., D'Ari R , Sineoky S.P., RecA-independent pathways of lambdoid prophage induction in Escherichia coli И J. Bacteriol 1998. - V. 180 -P. 6306-6315

112. Schembn M.A., Hjernld L., Gjermansen M, Klemm P. Differential expression of the Escherichia coli autoaggregation factor antigen 43 // J Bacteriol. -2003,- V. 185.-P. 2236-2242.

113. Scott T.N., Simon M.I. Genetic analysis of the mechanism of the Salmonella phase variation site specific recombination system // Mol Gen. Genet 1982.- V. 188.-P. 313-321.

114. Selker E.U. Gene silencing: repeats that count // Cell 1999. - V. 97. -P. 157-160.

115. Serkin C.D, Seifert H.S Iron availability regulates DNA recombination in Neisseria gonorrhoeae // Mol Microbiol. 2000 - V 37 - P 1075-1086.

116. Shapiro J A Pattern and control in bacterial colonies // Sci Progr -1994.-V.76.-P 399-424

117. Shapiro J A The significances of bacterial colony patterns // BioEssays 1995. - V. 17. - P. 597-607

118. Shea M.A., Ackers GK. The Or control system of bacteriophage lambda: A physical-chemical model for gene regulation// J Mol Biol 1985. -V. 181. -P. 211-230.

119. Shen-Orr S S., Milo R , Mangan S., Alon, U Network motifs in the transcriptional regulation network of Escherichia coli 11 Nat Genet 2002 - V 31. - P.64-68.

120. Shi W., Zakhartchenko V., Wolf E Epigenetic reprogramming in mammalian nuclear transfer// Differentiation. 2003. - V. 71 - P. 91-113

121. Silva A. J, Ward К , White R. Mosaic methylation in clonal tissue // Dev. Biol. 1993. - V. 156. - P. 391-398

122. Silverman M, Zieg J, Hilmen M, Simon M Phase variation in Salmonella: genetic analysis of a recombinational switch // Proc Natl. Acad. Sci. USA. 1979. - V. 76. - P. 391-395.

123. Soppe W.J J., Jasencakova Z., Houben A et al. DNA methylation controls histone H3 lysine 9 methylation and heterochromatin assembly in Arabidopsis // EMBO J. 2002. - V. 21 - P. 6549-6559

124. Spencer ТЕ, Jenster G, Bucin M.M et al. Steroid receptor coactivator-1 is a histone acetyltransferase // Nature. 1997 - V. 389 - P. 194198.

125. SuraniMA Reprogramming of genome function through epigenetic inheritance // Nature. 2001. V. 414. - P 122-128

126. Takagi N. Imprinted X-chromosome inactivation: enlightenment from embryos in vivo // Semin. Cell Dev Biol 2003. - V. 14. - P. 319-329.

127. Tamaru H., Zhang X., McMillen D et al. Trimethylated lysine 9 of histone H3 is a mark for DNA methylation in Neurospora crassa // Nat Genet -2003.-V. 34.-P. 75-79.

128. Tamaru H., Selker E U. A histone H3 methyltransferase controls DNA methylation in Neurospora crassa // Nature. 2001- V 414. P 277-283.

129. Thattai M., van Oudenaarden A. Intrinsic noise in gene regulatory networks//Proc. Natl. Acad. Sci. USA -2000 V 98 - P. 8614-8619.

130. Tchuraev R. N. On a stochastic model of a molecular genetic system capable of differentiation and reproduction of the initial state // Biom J. 1980. -V. 22.-P. 189-194.

131. Tchuraev R.N On storing, coding, passing and processing the hereditary information in living system // Computational Technologies 2000. -V. 5.-P. 100-111.

132. Tchuraev R.N. General principles of organization and laws of functioning in governing gene networks. Bioinformatics of genome regulation and structure II (Kolchanov N & Hofestaedt R eds), Springer Science Media Inc New York 2006.-P. 367-377.

133. Tchuraev RN , Stupak I.V , Tropynina T S , Stupak E.E Epigenes: design and construction of new hereditary units // FEBS Lett 2000 - V. 486 -P. 200-202.

134. Thieffry D., Huerta A.M., Perez-Rueda E. et al. From specific gene regulation to genomic networks: a global analysis of transcriptional regulation in Escherichia coli // Bioessays. 1998. - V. 20, № 5. - P. 433-440.

135. Vilar J.M.G, Kueh H.Y., Barkai N., Leibler S. Mechanisms of noise-resistance in genetic oscillators // Proc Natl. Acad. Sci U.S A 2002 - V. 99 -P. 5988-5992.

136. Volpert L, Beddington R, Brockes J. et al Principles of Development Oxford: Oxford Umv Press. 1998. 484 p

137. Wakayama Т., Yanagimachi R. Mouse cloning with nucleus donor cells of different age and type // Mol. Reprod. Dev. 2001. - V. 58 - P. 376-383.

138. Wallecha A, Correnti J., Munster V., van der Woude M. Phase variation of Ag43 is independent of the oxidation state of OxyR // J Bacteriol. -2003.-V. 185.-P. 2203-2209.

139. Walsh C.P, Chaillet J.R., Bestor Т.Н. Transcription of IAP endogenous retroviruses is constrained by cytosine methylation // Nature Genet. -1998.-V. 20. P. 116-117

140. Wang G., Rasko D.A., Sherburne R., Taylor D.E. Molecular genetic basis for the variable expression of Lewis Y antigen in Helicobacter pylori* analysis of the alpha-(l,2)-fucosyltransferase gene // Mol Microbiol 1999 - V. 31.-P 1265-1274.

141. Weiler К S , Wakimoto В Т. Heterochromatin and gene expression in Drosophila // Ann. Rev. Genet. 1995 - V. 29. - P. 577-605.

142. Weyand, N. J., and D. A Low. Regulation of Pap phase variation Lrp is sufficient for the establishment of the phase off pap DNA methylation pattern and repression of pap transcription in vitro // J. Biol. Chem 2000. - V. 275. - P. 3192-3200.

143. White-Ziegler C.A., Angus Hill ML., Braaten В A. et al. Thermoregulation of E coli pap transcription H-NS is a temperature-dependent DNA methylation blocking factor//Mol Microbiol 1998. - V 28 -P 11211138.

144. Wilmut 1, Schnieke AE, McWhir J, Kind A J., Campbell KH Viable of spring derived from fetal and adult mammaliancells // Nature. 1997. -V. 385.-P. 810-813

145. Winston F, Allis C.D. The bromodomain: a chromatin-targeting module? // Nature Struct Biol. 1999. - V. 6 - P. 601-604.

146. Xia Y., Gaily D , Forsman-Semb К , Uhlin В E. Regulatory cross-talk between adhesion operons in Escherichia coir, inhibition of type 1 fimbriae expression by the PapB protein // EMBO J 2000. - V 19. - P. 1450-1457.

147. Yamazaki Y., Makino H., Hamaguchi-Hamada K. et al. Assessment of the developmental totipotency of neural cells in the cerebral cortex of mouse embryo by nuclear transfer // Proc. Natl Acad. Sci USA 2001. - V 98. - P. 14022-14026.

148. Zhimulev 1 F. Polytene chromosomes, heterochromatin and position effect variegation // Advances in Genetics 1998. - V. 37. - P. 1-566.

149. Ziebuhr W, Heilmann С , Gotz F. et al Detection of the intercellular adhesion gene cluster (ica) and phase variation in Staphylococcus epidermiclis blood culture strains and mucosal isolates // Infect. Immun. -1997. V 65 - P 890-896.

150. Zink D., Cremer T. Chromosome dynamics in nuclei of living ceils // Curr. Biol. 1998. - V. 8 - P. R321-R324.

151. Zink D, Cremer Т., Saffrich R. et al. Structure and dynamics of human interphase chromosome territories // Hum. Genet. 1998 - V. 102. - P. 241-251.

152. Бурцева H.H , Романов Г.A, Гимадутдинов О.A , Ванюшин Б Ф Увеличение степени метилирования палиндромных последовательностей

153. ДНК коров при хроническом лифмолейкозе // ДАН СССР. 1983. - Т 268, № 5.-С 1251-1255.

154. Ванюшин БФ Энзиматическое метилирование ДНК -эпигенетический контроль за генетическими функциями клетки // Биохимия -2005. -Т 70,№5.-С 598-611

155. Ванюшин Б.Ф., Романенко Е Б Изменение метилирования ДНК крыс в онтогенезе и под влиянием гидрокортизона // Биохимия 1979. - Т 44, № 1. - С. 78-85.

156. Ванюшин Б.Ф., Тушмапова Н А, Гуськова Л.В и др. Изменение уровня метилирования ДНК головного мозга крыс при выработке условного рефлекса//Молекулярная биология 1977. - Т. 11, № 1. - С 181-187.

157. Гвоздев В А. Регуляция активности генов, обусловленная химической модификацией (метелированием) ДНК // Соросовский образовательный журнал. 1999. - Т.5, № 10 - С. 11-17.

158. Глазер В М. Запрограммированные перестройки генетического материала в онтогенезе // Соросовский образовательный журнал. 1998 -Т.4, № 8. - С 22-29.

159. Головлев EJT Метастабильность фенотипа у бактерий // Микробиология. 1998 Т. 67, № 2. С. 149-155.

160. Дерфлер В. О биологическом значении метилирования ДНК // Биохимия. 2005. - Т 70, № 5. - С. 618-640.

161. Жаворонкова Е.Н., Ванюшин Б.Ф. Метилирование ДНК и взаимодействие с глюкокортикоид-рецепторными комплексами печени крысы // Биохимия. 1987. - Т. 52, № 5. с. 870-877.

162. Колчанов Н.А., Ананько Е А., Колпаков Ф А. и др. Генные сети // Мол биология. 2000. - Т. 34, № 4. - С. 533-544.

163. Лихтенштейн А В., Киселева Н.П Метилирование ДНК и канцерогенез // Биохимия. -2001. Т 66, № 3. - С. 293-317.

164. ЛьюинБ.М. Гены -М.: Мир, 1987.-544 с

165. Мартынкина Л П., Милько Е.С. Ультраструктурные особенности диссоциантов Rhodococcus rubropertinctus и Streptococcus lactis П Микробиология. 1991 - Т 60, № 2. - С 334-338

166. Миллер Дж Эксперименты в молекулярной генетике. М . Мир, 1976.-436 с.

167. Милько Е С, Егоров Н.С. Гетерогенность популяции бактерий и процесс диссоциации. М/ Изд-во МГУ, 1991. 144с

168. Могильная О.А., Милько Е.С., Медведева СЕ Сравнительное электронно-микроскопическое изучение колоний и клеток диссоциантов родококка // Прикладная биохимия и микробиология 1994. - Т. 30, № 6. -С. 877-883.

169. Озолинь О.Н, Пуртов Ю.А., Брок-Волчанский АС. и др Особенности ДНК-белковых взаимодействий в транскрипционных комплексах Escherichia coli II Молекулярная биология. 2004. - Т. 38, № 5. -С. 786-797.

170. Олескин А В., Ботвинко И.В., Цавкелова Е. А Колониальная организация и межклеточная коммуникация у микроорганизмов // Микробиология. 2000. - Т.69, № 3 - С 309-327

171. Олескин А.В. Экологически важные свойства популяций микроорганизмов // Соросовский образовательный журнал. 2001. - Т.7, № 8. - С.7-12.

172. Патрушев Л.И. Экспрессия генов М • Наука. - 2000. - 526 с.

173. Прохорчук А В., Рузов А .С. Метилирование генома и его роль в функционировании эукариотического организма // Генетика. 2000 - Т.36, №11.- С.1475-1486.

174. Ратнер В А., Чураев Р.Н. Существует ли двухоперонная система управления (триггер)? Некоторые факты и эвристическое значение триггера //Генетика.-1971 -Т.7,№9.-С. 175-179.

175. Саложин С.В., Прохорчук Е.Б., Георгиев Г.П Метилирование ДНК как один из основных эпигенетических маркеров // Биохимия 2005 -Т. 70,№5.-С 641-650

176. Секерина OA, Чемерилова В И Об адаптивности процесса диссоциации у Bacillus thuringiensis // Микробиология. 2003 - Т 72, № 5 -С. 689-694.

177. Серов О Л Генный и хромосомный уровни контроля развития // Вестник ВОГиС. 2003. - № 24-25: 1.

178. Скороходова А.Ю., Каташкина Ж.И., Зименков ДВ и др Создание и исследование свойств авторегулируемого и плавнорегулируемого генетического элемента Os/P^uvs/CW-Wac/ // Биотехнология 2004 - № 5. -С 3-21.

179. Ханаан Дж. Методы трансформации Е. coli // Клонирование ДНК. Методы /Ред Д. Гловер -М. Мир, 1988 С 140-173

180. Харди КДж Выделение бактериальных плазмид // Плазмиды. Методы / Ред К Дж. Харди. -М.: Мир, 1990. С 11-18.

181. Хаттман С. Метилирование ДНК по адениновым остаткам у низших эукариот // Биохимия 2005 - Т 70, № 5. - С 670-679.

182. Хмель И А. Регуляция экспрессии бактериальных генов в отсутствие активного роста клеток // Генетика. 2005. - Т. 41, № 9 - С. 1183-1202.

183. Холлидей Р. Метилирование ДНК и эпигенотипы // Биохимия. -2005. -Т 70,№5.-С 612-617.

184. Чемерис Н А., Барышникова Л.М., Акименко Л В и др. О фазах экспоненциального роста культуры Rhodococcus minimus // Микробиология. -1989.-Т. 58,№4.-С. 689-694.

185. Чураев Р.Н. Гипотеза об эпигене // Исследования по математической генетике / Ред. В А. Ратнер Новосибирск: ИЦиГ СО АН СССР, 1975.-С. 77-94.

186. Чураев Р.Н Прикладные аспекты концепции эпигенов // Журн общ. биологии. 1982 - Т. 43, № 1. - С. 79-87.

187. Чураев Р.Н. Контуры неканонической теории наследственности' от генов к эпигенам//Журн общ биологии. 2005 - Т 66, № 2 - С. 99-122

188. Чураев Р Н., Ступак И В , Ступак Е Э , Галимзянов А В. Новое свойство эпигенов метастабильные эпигенотипы // Доклады Академии наук -2006. -Т. 406,№4.-С 1-4.

189. Чураев РН, Ступак И.В., Тропынина Т.С, Ступак Е.Э. Сконструирован двухкомпонентный эпиген с наперед заданными свойствами // Доклады Академии наук 2001. - Т. 378, № 6. - С 837-840.

190. Чураев Р.Н, Федотов AM. Об одной математической модели молекулярно-генетической системы, способной к дифференцировке и воспроизведению исходного состояния // Вопросы теории молекулярно-генетических систем. Новосибирск- ИЦиГ СО АН СССР, 1977 - С. 5-17

191. Шиф М Метилирование и деметилирование ДНК как мишени для противораковой терапии // Биохимия 2005. - Т. 70, № 5. - С 651-669.