Особенности функциональных взаимодействий SCS- и SCS'-инсуляторов, а также промоторов соседних коэкспрессирующихся генов дрозофилы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.07, кандидат наук Леман, Дмитрий Всеволодович

• Леман, Дмитрий Всеволодович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Леман, Дмитрий Всеволодович

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

ГЛАВА I. СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ГЕНОМА

1.1 Основные принципы организации хроматина в ядре клетки

1.2 Доменная организация хроматина

1.3 Топологические ассоциированные домены (ТАД)

1.4 Механизмы образования хроматиновых доменов

ГЛАВА II. ЦИС-РЕГУЛЯТОРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ. ОБЩИЕ СВОЙСТВА ИНСУЛЯТОРОВ И ПРОМОТОРОВ

2.1 Цис-действующие регуляторные элементы

2.2 Барьерные инсуляторы и промоторы

2.3 Энхансер-блокирующие инсуляторы и промоторы

2.4 Белки инсуляторов Drosophila melanogaster

2.5 Энхансер-блокирующие инсуляторы и хроматиновые петли

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1 Генетические методы

2.1.1 Линии Drosophila melanogaster, использованные в работе

2.1.2 Трансформация эмбрионов Drosophila melanogaster и получение трансгенных

линий

2.1.4 Генетические скрещивания

2.2 Биохимические методы

2.2.1 Работа с бактериальным штаммом E.coli DH5a

2.2.2 Работа с ДНК

2.3 Создание трансгенных конструкций

3 РЕЗУЛЬТАТЫ

Часть I: Исследование SCS- и SCS'-инсуляторов

3.1 Исследование функционального взаимодействия между SCS- и SCS'-инсуляторами

3.2 Тестирование SCS- и SCS'-инсуляторов на промоторную активность в эмбриональных 82-клетках

3.3 Обнаружение функционаьного сигнала полиаденилирования в последовательности SCS-инсулятора

3.4 Тестирование SCS-инсулятора на терминирующую активность в глазных имагинальных дисках Drosophila melanogaster

3.5 Тестирование SCS-инсулятора на промоторную активность в глазных

имагинальных дисках Drosophila melanogaster

Часть И: Дистальное взаимодействие промоторов CG3777 и yellow

3.6 Промоторы генов CG3777 и yellow функционально взаимодействуют друг с другом

3.7 Результат взаимодействия между промоторами генов CG3777 и yellow

зависит от их взаимного расположения

4 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

4.1 Новые свойства SCS- и SCS'-инсуляторов

4.2 Функциональные взаимодействия промоторов yellow и CG3777

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

DRE - DNA replication-related element- последовательность 5'-TATCGATA-3' в составе некоторых промоторов генов

BRE - TFIIB recognition element - элемент, узнаваемый транскрипционным фактором TFIIB

МТЕ - motif ten element - мотив длиной 10 п.н. Inr - initiator element - инициаторный элемент.

DPE - downstream promoter element - элемент, находящийся после старта транскрипции.

ТАТА-бокс - коровая последовательность большинства промоторов

ANT-C - antennapedia комплекс

ftz - ген fus hi tarazu

Scr - ген Sex combs reduced

mod(mdg4) - ген modifier of mdg4

Abd-B - ген Abdominal-B

hsp70 - ген heat shock protein

Hox - гомеозисный ген

Ey - энхансеры тела и крыльев гена yellow

Ее - энхансер глаз гена white

TFIIC - transcription factor IIC - транскрипционный фактор TFIIC TFIIB - transcription factor IIB - транскрипционный фактор TFIIB TADs - topologically associating domains PRE - polycomb responsible element Pc - белки семейства Polycomb

CTCF - белковый фактор связывающийся с последовательностью СССТС Mod(mdg4) - белок, кодируемый геном mod(mdg4) GAF (GAGA assotiated factor) - транскрипционный фактор GAGA СР190 - белок centrosomal protein

Su(Hw) - белок suppressor of Hairy-wing, кодируется геном su(hw) BEAF - белок boundary-element-associated factor

USF1 - белок upstream transcription factor

VEZF1 - белок vascular endothelial zinc finger

IGF2 - белок insulin-like growth factor

HP1 - белок heterochromatin protein

NELF - белок negative elongation factor

ApoA (1,4) - белок аполипротеин A (1,4)

CDH8 - белок Cadherin-8, кодируемый геном CDH8

Zw5 - белок zeste-white

frt - f lipase recombination target - последовательности, являющиеся сайтами для сайт-

специфической рекомбиназы FLP

FLP - flipase - сайт-специфическая рекомбиназа Flp

lox - locus of crossing over (x) - последовательности, являющиеся сайтами для сайт-специфической рекомбиназы Сге

CRE - causes recombination — сайт-специфическая рекомбиназа Сге LCR - locus control region ICR - imprinting control region Fab7 - frontabdominal-7

SF1 - инсулятор, обнаруженный между генами Scr-ftz

Su(Hw) инсулятор - инсулятор Suppressor of Hairy-wing (второе название gypsy) SCS - specialized chromatin structure, специализированные структуры хроматина SINE - short interspersed repeated sequences Wari - w/n'te-abutting resident insulator IRES - internal ribosome entry site

DamID - DNA adenine methyltransferase identification protocol SV40 - simian vacuolating virus

HS - hypersensitive - сайт гиперчувствительности к ДНКазе I

UAS - upstream activating sequence

ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота

РНК - рибонуклеиновая кислота

п.н. - пар нуклеотидов

т.п.н. - тысяч пар нуклеотидов

м.п.н. - миллион пар нуклеотид

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Особенности функциональных взаимодействий SCS- и SCS'-инсуляторов, а также промоторов соседних коэкспрессирующихся генов дрозофилы»

Введение

Актуальность проблемы

Геном эукариот является сложноорганизованной системой, координированная работа которой необходима для осуществления всех этапов передачи и реализации генетической информации. Последовательная активация и инактивация генов происходит, в том числе и благодаря четкой и скоординированной во времени и пространстве регуляции всех этапов транскрипции. В этом процессе необходимо особо отметить важность цис-регуляторных элементов генома, под строгим контролем которых происходит правильная и своевременная активация/репрессия генов высших эукариот. За счет взаимодействия специфичных транскрипционных белковых факторов, на которых собираются особые регуляторные белковые комплексы, с промоторами генов и дистально-расположенными элементами (энхансерами и сайленсерами) происходит включение или выключение промоторов генов.

Энхансеры эукариот не обладают специфичностью действия и взаимодействуют с промотором вне зависимости от положения относительно направления старта транскрипции мишеневого гена. Часто энхансер и промотор гена находятся на расстоянии десятков тысяч пар нуклеотидов друг от друга, кроме того, между геном и энхансером может располагаться ген с другой программой экспрессии, и гены могут перекрываться. Следовательно, клетки эукариот должны были выработать механизмы, определяющие специфичность действия энхансера. Существуют экспериментальные доказательства того, что в процессе активации энхансер и промотор физически сближаются в пространстве, а расположенный между ними участок ДНК выпетливается. Однако механизм и движущая сила такого явления остаются слабо изученными.

Помимо энхансеров в геноме существует другой класс регуляторных элементов - сайленсеры. Сайленсерные элементы репрессируют транскрипцию генов, и, подобно энхансерам действуют вне зависимости от их положения относительно направления транскрипции гена и не обладают специфичностью действия.

Влияние на транскрипционный статус гена оказывают упаковка ДНК в хроматин, а также формирование внутри ядра определенных хромосомных территорий, содержащих регуляторные белковые комплексы. Одним из уровней осуществления координированной регуляции транскрипции является организация генов в независимые кластеры (домены) с одинаковыми профилями экспрессии. Формирование независимых функциональных доменов подразумевает наличие дополнительных регуляторных элементов, защищающих от позитивного или негативного влияния окружающего хроматина и участвующих в координации энхансер-промоторпых взаимодействий. Принято считать, что эту функцию выполняют инсуляторы.

Инсуляторы - это цис-регуляторные элементы, которые блокируют промотор гена от действия энхансера, если располагаются между ними, а также ограничивают распространение репрессионных сигналов, индуцированных действием сайленсеров или гетерохроматином. При этом инсуляторы не влияют непосредственно на активность энхансера, сайленсера и промотора: энхансер (сайленсер) сохраняет способность влиять на незаблокированный промотор, а промотор может быть активирован (репрессирован) другим энхансером (сайленсером).

На современном этапе развития молекулярной генетики идентификация последовательностей, вовлеченных в регуляцию транскрипции, выяснение их основных свойств и функциональной роли в поддержании экспрессии генов является одной из важнейших задач. Это определяет актуальность подобных исследований в настоящее время.

Цель и задачи исследования

Основной целью данной работы явилось изучение свойств SCS- и SCS'-инсуляторов и взаимодействия между промоторами соседних генов yellow и CG3777 у Drosophila melanogaster.

В работе были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать в трансгенных линиях дрозофилы способность SCS- и SCS'-инсуляторов функционально взаимодействовать друг с другом на расстоянии, на котором эти инсуляторы находятся in vivo.

2. Проверить SCS- и SCS'-инсуляторы на промоторную активность в трансгенных линиях дрозофилы и 82-клетках.

3. Выяснить, входят ли в состав SCS-инсулятора активные сигналы полиаденилирования.

4. Исследовать функциональное взаимодействие между промоторами генов yellow и CG3777 в трансгенных линиях дрозофилы.

Научная новизна

В работе были исследованы фрагменты SCS- и SCS'-инсуляторов, и было показано, что взаимодействие между SCS и SCS' усиливает энхансер-блокирующую активность SCS'-инсулятора. В результате взаимодействия между SCS- и SCS'-инсуляторами формиуется инсуляторный домен, в котором SCS-инсулятор способен усиливать активность SCS'-инсулятора. Установлено, что на концах SCS- и SCS'-инсуляторов находятся промоторы, которые активны в эмбриональных 82-клетках. Несмотря на то, что энхансер-блокирующая активность SCS-инсулятора была продемонстрирована в трансгенных линиях D.melanogaster, промоторы генов CG31211 и Cad87A, которые его фланкируют, практически не работают в глазах. Таким образом, активность промоторов не определяет функциональность инсуляторов. Впервые было показано в последовательности SCS-инсулятора наличие активных сигналов полиаденилирования, работающих как в 82-клетках, так и в глазных имагинальных дисках. Выявлено функциональное взаимодействие промоторов соседних генов yellow и CG3777, а также показано, что взаимодействие носит ориентационно-зависимый характер.

Теоритеческая и практическая значимость

Результаты данной работы расширяют представление о регуляторных элементах с энхансер-блокирующими и промоторными свойствами и позволяют по-новому оценить функциональное значение инсуляторов и промоторов в геноме. Обнаруженные в последовательности SCS инсулятора активно функционирующие сигналы полиаденилирования позволяют предположить, что элементы, способствующие обрыву транскриптов, часто располагаются внутри

последовательности инсуляторов, и, возможно, играют важную роль не только в их активности, но и в организации доменной структуры хроматина.

Личный вклад соискателя

Диссертационная работа основана на собственных данных, полученных в период 2010-2013 гг. Автором были созданы трансгенные конструкты и было продемонстрировано наличие функционального взаимодействия между промоторами ко-экспрессирующихся генов yellow и CG3777 в трансгенных линиях D. melanogaster. Автором были обнаружены функциональные сигналы полиаденилирования в последовательности SCS-инсулятора, также было показано, что инсуляторы SCS и SCS' содержат на концах своих последовательностей функциональные промоторы, активно работающие в эмбриональных 82-клетках, но не в глазных имагинальных дисках. Автором был произведен генетический анализ трансгенных линий D. melanogaster и было показано, что SCS-инсулятор усиливает энхансер-блокирующую активность SCS'-инсулятора.

Методология и методы исследования

Работа выполнена на высоком научном уровне с использованием современного оборудования и методов молекулярной генетики, молекулярной биологии и биохимии. За время выполнения диссертационной работы был освоен и использован широкий спектр методов, включающих методики молекулярного клонирования, ведения эукариотических культур клеток, работы с ДНК, CHIP методики и др.

Основные положения, выносимые на защиту

1. SCS-инсулятор усиливает способность SCS'-инсулятора блокировать энхансеры в трансгенных линиях дрозофилы.

2. Центральная часть последовательности SCS-инсулятора содержит активные сигналы полиаденилирования, которые соответствуют функциональным терминаторам транскрипции.

3. Инсуляторы SCS и SCS' на концах своих последовательностей содержат функциональные промоторы, активно работающие в эмбриональных 82-клетках, но не в глазных имагинальных дисках трансгенных линий дрозофилы.

4. Промоторы ко-экспрессирующихся генов дрозофилы CG3777 и yellow функционально взаимодействуют друг с другом на больших расстояниях. В зависимости от ориентации исследуемых регуляторных элементов происходит либо активация, либо репрессия транскрипции.

Степень достоверности и апробация результатов

Цели, поставленные в работе достигнуты, достоверность полученных результатов не вызывает сомнений, результаты исследований были опубликованы в рецензируемых научных журналах (Генетика, PlosOne) и доложены на международной конференции (XIX международная конференция « ЛОМОНОС ОВ-2012»).

Публикации в научных журналах:

1. Д.В. Леман, А.Ф. Паршиков, П.Г. Георгиев, О.Г. Максименко. Функциональное взаимодействие между промоторами соседних генов yellow и CG3777 у Drosophila melanogaster. Генетика. 2012, т. 48, № 12, с. 1357-1363.

2. Kyrchanova О., Leman Р., Parshikov A., Fedotova A., Studitsky V., Maksimenko О., Geogiev P. New Properties of Drosophila ses and ses' Insulators. PloS ONE. 2013. 8(4): e62690.

Материалы конференций:

1. Д.В. Леман, А.Ф. Паршиков, П.Г. Георгиев, О.Г. Максименко. Функциональное взаимодействие между промоторами соседних генов yellow и CG3777 у Drosophila melanogaster. XIX международная конференция «ЛОМОНОСОВ-2012». Москва, 9-13 апреля, 2012.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

ГЛАВА I. СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ГЕНОМА

1.1. Основные принципы организации хроматина в ядре клетки

Расположение хромосом в ядерном пространстве не случайно; эксперименты наглядно продемонстрировали, что в клетках высших эукариот генетический материал индивидуальных хромосом занимает определенные ограниченные в пространстве территории (Lanctot et el., 2007; Misteli, 2007; Rajapakse and Groudine, 2011). У низших эукариот (например, у дрожжей) хромосомные территории не имеют строгих пространственных координат в ядре, хромосомы самоорганизуются за счет теломер, взаимодействующих с ядерным матриксом, сближения центромер друг с другом и кластеризацией рибосомальных генов в нуклеолусе (Wong et el., 2012; Tjong et el., 2012; Zimmer and Fabre, 2011). В геноме мух и млекопитающих хромосомные территории локализованы на периферии ядра, где они находятся в тесном контакте с ядерной ламиной и белковыми компонентами ядерной оболочки (Guelen et el., 2008; Kind and van Steensel, 2010). Считается, что многие активно транскрибируемые ко-регулируемые гены часто собираются в так называемых «транскрипционных фабриках», в то время как неактивные участки генома локализуются в особых ядерных тельцах (Eskiw et el., 2010; Bantignies et el., 2011; Cheutin and Cavalli, 2012) (Рис. 1).

Поскольку каждая хромосома имеет свою собственную территорию, то возникает следующий вопрос, каким именно образом происходит организация этих хромосомных территорий, и, следовательно, расположенных в ней генов, в трехмерном ядерном пространстве: случайно или же имеется определенная закономерность в выборе координат (Misteli, 2007). Расположение хромосом и отдельных генных локусов сильно отличаются друг от друга в зависимости от типа клеток, более того они подвержены существенным перестановкам в процессе эмбрионального развития, старения, а также при появлении различных патологий (Sanyaletel., 2012). '

1.2. Доменная организация хроматина

Структурная и функциональная организация хроматина не ограничивается хромосомными территориями. Обнаружение различных белков, связывающихся непосредственно с хроматином, а также детальное картирование модификаций гистонов и метилированных участков ДНК в самых разных типах клеток позволило более детально описать принципы организации хроматина в ядре. Было показано, что в пределах одной хромосомной территории хроматин укомплектован неоднородно и состоит из дискретных, с отличающимися профилями экспрессии генов, доменов (Ernst et el., 2011; Filion et el., 2010; Kharchenko et el., 2011; Liu et el., 2011; Schwartz et el., 2010; Dunham et el., 2012). Размер отдельного домена в зависимости от конкретного хромосомного участка, типа клеток и вида организма варьирует в пределах от 10 т.п.н. до 1 м.п.н.

ламина

транскрншшоино-иктивнмн локус

кластери шипя центромер

ядерная пора

ЯДРО

мае герм шипя доменов

атшжмн

некоднруюшнн участок

нсакмшпми днк

ЛОМСШ.1

хроматина

хромосомные территории

Рисунок 1. Организация хроматина в ядре клетки.

Домены хроматина можно разделить на «открытые» и «молчащие», в первых гены транскрибируются и находятся в активном состоянии, а в других, напротив, активность генов полностью подавлена (Рис.2). «Молчащие» домены делятся на три типа: домены эухроматина, связанного с белками группы Ро1усотЬ, домены гетерохроматина, обогащенные репрессорным белком НР1, и участки хроматина, не

обогащенные какими-либо специфическими факторами (Filion et el., 2010; Kharchenko et el., 2011; Schwartz et el., 2010).

Рисунок 2. Модель корреляции структуры и функции эукариотического генома. Транскрипционная активность различных районов генома определяет образование и сегрегацию активных (черный цвет) и неактивных (светло-серый цвет) хроматиновых доменов. Эти домены отличаются позициями нуклеосом на хроматиновой нити и модификациями гистонов. Активность «нейтральных» (темно-серый цвет) участков генома определяется взаимодействием этих участков с активным или неактивным хроматином, и эти дальние контакты способствуют изменению транскрипционного статуса домена, расположенного на другой хромосоме (белый цвет). Структурно-функциональные особенности хроматина являются наследственными и передаются от клетки к клетке в зависимости от типа ткани.

Можно выделить следующие основные элементы в «открытых доменах»: энхансеры, промоторы, активно транскрибируемые участки и участки хроматина, связывающиеся с инсуляторными белками (Dunham et el., 2012) (Рис.3). Это позволяет выдвинуть предположение, согласно которому хроматиновые домены способны предоставлять отдельным генам определенную степень свободы в регуляции своей активности. Вследствие этого, домены формируют вокруг транскрибируемых участков соответствующую для правильной экспрессии среду

хроматина, но не определяют уровень генной активности (Gierman et el., 2007).

Рисунок 3. Домены хроматина и регуляторные элементы. На рисунке схематично показаны взаимодействия между промоторами, сайленсерами, энхансерами и инсуляторами. Белыми эллипсами обозначены нуклеосомы, а темно-серыми овалами - белки сайленсинга (например, НР1 и Sir3). Сайленсерные элементы (С) являются сайтами инициации гетерохроматиновых областей, которые блокируют активность ближайшего промотора (П2) и останавливают транскрипцию. Инсулятор (И1) ограничивает распространение окружающего хроматина. Энхансер (Э1) расположен в открытом хроматиновом домене, связан с транскрипционном фактором (ТФ) и активирует промотор (П1). Энхансер (Э2) не способен функционально взаимодействовать с П1, поскольку между ним и промотором находится последовательность инсулятора (И2), блокирующего эти взаимодействия.

1.3. Топологические ассоциированные домены (ТАД)

Моделирование трехмерной структуры геномов человека, мыши и мухи позволило вывести из полученных данных концепцию организации хроматиновых доменов. ЗС- и FISH-анализы локальных ДНК-контактов продемонстрировали, что последовательности, принадлежащие одному и тому же геномному локусу, имеют свойство образовывать «топологические ассоциированные домены» (ТАД). Форма этих доменов, а также степень их компактизации и пространственного расположения сильно различаются в зависимости от типа ткани (Nora et el., 2012).

Протяженность ТАД варьирует от десяти до сотен т.п.н. у Drosophila и до одного м.п.н. у млекопитающих (De Graaf and van Steensel, 2013; Tanay and Cavalli, 2013; White, 2012). Основной отличительной чертой ТАД является наличие четких границ, часто соответствующих сайтам связывания для CTCF или других инсуляторных белков (Dixon et el., 2012; Hou et el., 2012; Sexton et el., 2012). Известно, что дополнительными факторами, участвующими в разделении доменов, являются пост-трансляционные модификации гистонов, такие как НЗК9те2, НЗК9теЗ и

H3K27me3 (Pauler et el., 2009; Wen et el., 2009; Hawkins et el., 2010). Однако искусственное нарушение активности ферментов, вносящих данные модификации в гистоны, и изменение структуры хроматина во время клеточной дифференцировки не влияют на расположение ТАД на хромосоме (Nora et el., 2012). Если ТАД имеют сходную транскрипционную активность, то такие домены часто кластеризуются друг с другом, формируя хромосомные территории.

Систематический анализ карт генома Drosophila melanogaster показал, что как активные, так и неактивные домены принимают участие в установлении дальнодействующих контактов. «Молчащие» домены преимущественно взаимодействуют с другими неактивными доменами, расположенными на одном и том же плече хромосомы; в то время как «открытые» домены образуют контакты с такими же активными доменами как на обоих плечах одной хромосомы, так и с другими хромосомами (Sexton et el., 2012). Вследствие всего выше описанного было выдвинуто предположение о том, что «молчащие» домены образуют нечто вроде сердцевины или скелета хромосомной территории, а «открытые» домены распространяются за пределы этой территории, взаимодействуя с другими активными участками генома.

1.4. Механизмы образования хроматиновых доменов

Считается, что именно свойство хроматина образовывать стабильные контакты с другими дальними участками хроматиновой нити лежит в основе строгой организации хромосомы. Возможным механизмом этих взаимодействий является способность хроматина образовывать петлевые структуры, за счет которых и происходит физическое сближение двух участков ДНК в пространстве (Simonis et el., 2009). Стоит отметить, что образование таких хроматиновых петель не носит случайный характер и опосредуется определенными факторами. 4С-анализ кластера гомеозисных 7/ох-генов в эмбриональных тканях мыши показал, что контакты, связанные с активирующим или репрессирующим статусом окружающего хроматина, сегрегированы в ядерном пространстве в период эмбрионального развития мыши. Разграничение активного хроматина, обладающего определенной «активной» модификацией НЗК4теЗ, и неактивного хроматина, насыщенного модификацией НЗК27теЗ, чаще всего не опосредуется специфическими факторами,

связывающимися с инсуляторными последовательностями (Noordermeer et el., 2011). Однако в части участков генома, CTCF, когезин и другие инсуляторные белки принимают активное участие в разделении доменов (Dixon et el., 2012; Sexton et el., 2012).

Общее свойство хроматина образовывать временные контакты за счет выпетливания протяженных участков хроматина и привлечения различных специфических факторов, а также разделение доменов, различающихся друг от друга транскрипционным статусом расположенных в этих доменах генов, можно считать основными принципами, организующими хромосомы в топологические ассоциированные домены и формирующими хромосомные территории.

ГЛАВА И. ЦИС-РЕГУЛЯТОРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ. ОБЩИЕ СВОЙСТВА ИНСУЛЯТОРОВ И ПРОМОТОРОВ

2.1. Цис-действующие регуляторные элементы

В организме высших эукариот было обнаружено несколько классов ДНК-последовательностей, являющихся регуляторами экспрессии генов. Цис-действующие ДНК-последовательности включают энхансеры, сайленсеры, промоторы и инсуляторы.

Сайленсеры содержат сайты связывания для ДНК-связывающих белковых факторов и могут действовать на большом расстоянии относительно старта транскрипции (Рис.4). Привлекая белковые компоненты РНК-полимеразного комплекса и специфические транскрипционные факторы, сайленсеры инициируют формирование гетерохроматиновых доменов (Verdel and Moazed, 2005; Pirrota and Cross, 2005). Гетерохроматиновые области насыщены ацетилированными и метилированными по специфическим остаткам гистонами. Белковые комплексы, вносящие данные модификации хроматина, формируют участки посадки для различных репрессорных белков, которые, в свою очередь, привлекают другие белки и распространяют, таким образом, неактивный хроматин на десятки и сотни тысяч пар нуклеотидов.

привлечение"**

факторов и ферментов

J неактивные модификации О активные модификации

Рисунок 4. Установление сайленсинга хроматина и барьерной активности.

Сайленсерные элементы (С) привлекают специфические транскрипционные факторы (ТФ), которые в свою очередь привлекают к сайтам своего связывания факторы ремоделлинга хроматина (ХР) и ферменты, модифицирующие гистоны (МГ). В комплексе эти белки и ферменты формируют соответствующую среду и освобождают сайты связывания для репрессорных белков на нуклеосомах (а,б). Связывание и распространение репрессорных белков (Р) по хроматиновой нити способствует формированию «молчащих» доменов гетерохроматина. Барьерные элементы (Б) связываются с другим набором транскрипционных факторов, привлекающих ферменты, которые смещают нуклеосомы и переводят хроматин в активный режим функционирования (в,г).

К сайленсерам относят элементы ДНК, на которых собираются комплексы белков группы Polycomb (PRE - Polycomb Response Element). ДНК-связывающая активность известна только для одного белка из этой группы - белка Pho. Pho

связывается с нуклеотидной последовательностью GCCAT; этот мотив обнаружен в последовательностях большого числа PRE-элементов.

Промоторы - сайты инициации транскрипции, которые обычно находятся в области от -40 до +40 п.н. относительно стартового нуклеотида транскрипции (+1). Базальный промотор генов, транскрибируемых РНК-полимеразой II, обычно представляет собой участок ДНК размером не более 50 п.н. и содержит функциональные последовательности (коровые), определяющие специфичность промотора. В настоящее время выявлено несколько коровых элементов промоторов: ТАТА-бокс, Inr, BRE, DPE, МТЕ и DRE. Последовательность промотора узнается основным транскрипционным комплексом РНК-полимеразы II и определенными транскрипционными факторами и ферментами, модифицирующими специфичные аминокислотные остатки гистонов, заменяющими канонические гистоны на их инвариантные аналоги и участвующими в нуклеосомном обмене, перемещении и освобождении ДНК (Cairns, 2009).

Важную роль в обеспечении правильной экспрессии генов играют энхансеры -регуляторные элементы, усиливающие работу промотора (Рис.5а). Энхансеры могут располагаться на разных расстояниях от мишеневых промоторов, а иногда и на разных хромосомах. Большинство обнаруженных энхансеров локализовано в некодирующих областях генома, однако есть данные о присутствии энхансеров в транскрибируемых участках генов (Ritter et el., 2012; Juven-Gershon and Kadonaga, 2010). Эти регуляторные элементы стимулируют транскрипцию за счет привлечения к промотору тканеспецифичных транскрипционных факторов, РНКПП и других кофакторов, участвующих в активации транскрипции (Не et el., 2012). Энхансер-связывающие транскрипционные факторы взаимодействуют с ко-факторами, которые принимают участие в локальных хроматиновых перестановках, разворачивая хроматиновые фибриллы и смещая нуклеосомы. За счет этого участок ДНК оказывается доступным для других белков, обеспечивающих инициацию и элонгацию транскрипции (Clapier et el., 2009; Bajpai et el., 2010; Zippo et el., 2011). Одна из ключевых моделей энхансер-опосредованной активации транскрипции заключается в пространственном сближении энхансера и промотора гена.

Рисунок 5. Взаимодействия энхансеров, промоторов и энхансер-блокирующих инсуляторов. Два энхансер-блокирующих инсулятора (И), взаимодействуя друг с другом, образуют петлю. Часто образованная петля формирует конфигурацию, способствующую физическому сближению энхансера (Э) и промотора (П2), что в свою очередь ведет к активации транскрипции с промотора (П2). Промотор (П1) оказывается изолированным от действия энхансера (а). Инсулятор (И) перехватывает сигнал энхансера (Э) (б). Инсулятор (И) может напрямую взаимодействовать с промотором (П2), предотвращая его коммуникацию с энхансером (Э). Энхансер в это время может активировать другой ближайший промотор (П1) (в).

При этом участок ДНК, расположенный между этими регуляторными элементами, выпетливается (Bulger and Groudine, 2011; de Laat et el., 2008). Эта модель была подтверждена результатами ЗС-анализов, детектирующих взаимодействия между пространственно-удаленными участками хромосом (de Wit et el., 2012). С помощью этой техники формирование подобных хроматиновых петель было детектировано в некоторых генных локусах. Так, например, в (3-глобиновом локусе энхансеры оказались расположены в непосредственной близости от промоторов генов во время их активной экспрессии (Carter et el., 2002; Tolhius et el., 2002). Подобным образом были обнаружены петлевые структуры между энхансерами

и промоторами в других генных локусах: H19/Igf2, Igh и Myb (Stadhouders et el., 2012; Degner et el., 2011; Murrel et el., 2004). Энхансеры способны влиять на транскрипционный статус гена не только за счет прямого взаимодействия с промотором. Существуют экспериментальные данные, согласно которым некодирующие РНК, синтезируемые на последовательностях энхансеров, так же принимают участие в регуляции активности промотора гена (Onodera et el., 2012).

Наиболее распространенная на сегодняшний день гипотеза постулирует существование конкуренции между различными промоторами за сигнал энхансера. Стоит отметить, что индивидуальные особенности энхансеров и промоторов позволяют реализовываться только некоторым комбинациям взаимодействий, в то время как все остальные являются неэффективными. В результате энхансер, способный активировать множество генов, выбирает только один промотор. Активация данного мишеневого гена предотвращает взаимодействие этого же энхансера с другими доступными промоторами (Butler and Kadonaga, 2001; Ohtsuki et al., 1998).

Отсутствие случайных взаимодействий между энхансерами, сайленсерами и промоторами предполагает существование строгих функциональных механизмов, отвечающих за специфичность и силу этих взаимодействий. Эта специфичность частично обуславливается взаимодействиями между белками, связанными с данными регуляторами, а также привлечением этих элементов к локальным центрам сайленсинга и транскрипционно активным районам ядра. Дополнительную специфичность на уровне экспрессии генов определяет еще один класс цис-регуляторных элементов - инсуляторы. Считается, что инсуляторы обладают как минимум двумя активностями: они блокируют энхансер-промоторные взаимодействия (Рис.5б,в) и служат барьером между активным и конденсированным хроматином (Рис.4) (Valenzuela and Kamakaka, 2006; Gazner and Felsenfeld, 2006).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Леман, Дмитрий Всеволодович, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Avramova Z. and Tikhonov A. Are ses and scs' neutral' chromatin boundaries of the 87A7 locus in vivo? // Trends Genet. 1999. V. 15. P. 138-139.

2. Akhtar A. and Gasser S.M. The nuclear envelope and transcriptional control. //Nature Rev. Genet. 2007. V. 8. P. 507-517.

3. Bajpai R, Chen D.A., Rada-Iglesias A., Zhang J., Xiong Y., Helms J., Chang C.P., Zhao Y., Swigut T. and Wysocka J. CHD7 cooperates with PBAF to control multipotent neurai crest formation. // Nature. 2010. V. 463. P. 958-962.

4. Bantignies F. Polycomb-dependent regulatory contacts between distant Hox loci in Drosophila. // Cell. 2011. V. 144. P. 214-226.

5. Bartkuhn M. Active promoters and insulators are marked by the centrosomal protein 190. // EMBO J. 2009. V. 28. P. 877-888.

6. Bartolomei M.S. Genomic imprinting: employing and avoiding epigenetic processes. // Genes Dev. 2009. V. 23. P. 2124-2133.

7. Belozerov V.E., Majumder P., Shen P., Cai H.N. A novel boundary element may facilitate independent gene regulation in the Antennapedia complex of Drosophila. //EMBO J. 2003. V. 22. P. 3113-3121.

8. Birney E., Stamatoyannopoulos J.A., Dutta A., Guigo' R., Gingeras T.R. Identification and analysis of functional elements in 1% of the human genome by the ENCODE pilot project. //Nature. 2007. V. 447. P. 799-816.

9. Blanton J., Gaszner M., Schedl P. Protein: protein interactions and the pairing of boundary elements in vivo. // Genes Dev. 2003. V. 17. P. 664-675.

10. Boyle A.P. High-resolution mapping and characterization of open chromatin across the genome. // Cell. 2008. V. 132. P. 311-322.

11. Branco M.R. and Pombo A. Intermingling of chromosome territories in interphase suggests role in translocations and transcription-dependent associations. // PLoS Biol. 2006. V. 4. el38.

12. Bulger M. and Groudine M. Functional and mechanistic diversity of distal transcription enhancers // Cell. 2011. V. 144. P. 327-339.

13. Bushey A.M., Ramos E. and Corces V.G Three subclasses of a Drosophila insulator show distinct and cell type-specific genomic distributions. // Genes Dev. 2009. V. 23. P. 1338-1350.

14. Butler J.E. and Kadonaga J.T. Enhancer-promoter specificity mediated by DPE or TATA core promoter motifs. // Genes Dev. 2001. V. 15. № 19. P. 2515-91.

15. Byrd K. and Corces V.G. Visualization of chromatin domains created by the gypsy insulator of Drosophila. // J. Cell Biol. 2003. V. 162. P. 565-574.

16. Cairns B.R. The logic of chromatin architecture and remodelling at promoters. //Nature. 2009. V. 461. P. 193-198.

17. Carter D., Chakalova L., Osborne C.S., Dai Y.F. and Fraser P. Longrange chromatin regulatory interactions in vivo. // Nat. Genet. 2002. V. 32. P. 623-626.

18. Chetverina D., Savitskaya E., Maksimenko O., Melnikova L., Zaytseva O., et al. Red flag on the white reporter: A versatile insulator abuts the white gene in Drosophila and is omnipresent in mini-white constructs. // Nucleic Acids Res. 2008. V. 36. P. 929-937.

19. Cheutin T. and Cavalli G. Progressive polycomb assembly on H3K27me3 compartments generates polycomb bodies with developmentally regulated motion. // PLoS Genet. 2012. V. 8. el002465.

20. Chopra V.S., Cande J., Hong J.W. and Levine M. Stalled Hox promoters as chromosomal boundaries. // Genes Dev. 2009. V. 23. P. 1505-1509.

21. Clapier C.R. and Cairns B.R. The biology of chromatin remodeling complexes. //Annu. Rev. Biochem. 2009. V. 78. P. 273-304.

22. Cuddapah S., et al. Global analysis of the insulator binding protein CTCF in chromatin barrier regions reveals demarcation of active and repressive domains. // Genome Res. 2009. V. 19. P. 24-32.

23. De Graaf C.A. van Steensel B. Chromatin organization: form to function. // Curr. Opin. Genet. Dev. 2013. V. 23. P. 185-90.

24. Degner S.C., Verma-Gaur J., Wong T.P., Bossen C., Iverson G.M., Torkamani A., Feeney A.J., et el. CCCTC-binding factor (CTCF) and cohesin influence the genomic architecture of the Igh locus and antisense transcription in pro-B cells. // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011. V. 108. P. 9566-9571.

25. De Laat W., Klous P., Kooren J., Noordermeer D., Palstra R.J., Simonis M., Splinter E., Grosveld F. Three-dimensional organization of gene expression in erythroid cells. // Curr. Top. Dev. Biol. 2008. V. 82. P. 117-139.

26. De Wit E. and de Laat W. A decade of 3C technologies: insights into nuclear organization. // Genes Dev. 2012. V. 26. P. 11-24.

27. Dhillon N., et al. DNA polymerase 8, acetylases and remodellers cooperate to form a specialized chromatin structure at a tRNA insulator. // EMBO J. 2009. V. 28. P. 2583-2600.

28. Dickson J., et al. VEZF1 elements mediate protection from DNA methylation. // PLoS Genet. 2010. V. 6. el000804.

29. Dixon J.R., et al. Topological domains in mammalian genomes identified by analysis of chromatin interactions. // Nature. 2012. V. 485. P. 376-380.

30. Donze D., Adams C.R., Rine J. and Kamakaka R.T. The boundaries of the silenced HMR domain in Saccharomyces cerevisiae. // Genes Dev. 1999. V. 13. P. 698-708.

31. Dorsett D. Cohesin, gene expression and development: lessons from Drosophila. // Chromosome Res. 2009. V. 17. P. 185-200.

32. Dubey R.N. and Gartenberg M.R. A tDNA establishes cohesion of a neighboring silent chromatin domain. // Genes Dev. 2007. V. 21. P. 2150-2160.

33. Dunham I., et al. An integrated encyclopedia of DNA elements in the human genome. // Nature. 2012. V. 489. P. 57-74.

34. Ernst J., et al. Mapping and analysis of chromatin state dynamics in nine human cell types. // Nature. 2011. V. 473. P. 43^49.

35. Erokhin M., Davydova A., Kyrchanova O., et al. Insulators form gene loops by interacting with promoters in Drosophila. //2011. Development.

36. Eskiw C.H., et al. Transcription factories and nuclear organization of the genome. // Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. 2010. V. 75. P. 501-506.

37. Feinberg A.P. Phenotypic plasticity and the epigenetics of human disease. //Nature. 2007. V. 447. P. 433^140.

38. Filion G.J., et al. Systematic protein location mapping reveals five principal chromatin types in Drosophila cells. // Cell. 2010. V. 143. P. 212-224.

39. Filippova G.N., et al. Boundaries between chromosomal domains of X inactivation and escape bind CTCF and lack CpG methylation during early development. // Dev. Cell. 2005. V. 8. P. 31-42.

40. Fu Y., Sinha M., Peterson C.L. and Weng Z. The insulator binding protein CTCF positions 20 nucleosomes around its binding sites across the human genome. // PLoS Genet. 2008. V. 4. el000138.

41. Gaszner M., Vazquez J. and Schedl P. The Zw5 protein, a component of the scs chromatin domain boundary, is able to block enhancer-promoter interaction. // Genes Dev. 1999. V. 13. P. 2098-2107.

42. Gerasimova T.I., Byrd K. and Corces V.G. A chromatin insulator determines the nuclear localization of DNA. // Mol. Cell. 2000. V. 6. P. 1025-1035.

43. Geyer P. K. The role of insulator elements in defining domains of gene expression. // Curr. Opin. Genet. Dev. 1997. V. 7. P. 242-248.

44. Geyer P.K. and Corces V.G. Separate regulatory elements are responsible for the complex pattern of tissue-specific and developmental transcription of the yellow locus in Drosophila melanogaster. // Genes Dev. 1987. V. l.P. 996-1004.

45. Gierman H.J., et al. Domain-wide regulation of gene expression in the human genome. // Genome Res. 2007. V. 17. P. 1286-1295.

46. Gohl D., Aoki T., Blanton J., Shanower G., Kappes G., et al. Mechanism of chromosomal boundary action: Roadblock, sink, or loop? // Genetics. 2011. V. 187. P. 731-748.

47. Golic K.G and Lindquist S. The FLP recombinase of yeast catalyzes site-specific recombination in the Drosophila genome. // Cell. 1989. V.59. P.499-509.

48. Golovnin A., et al. 'Insulator bodies' are aggregates of proteins but not of insulators. // EMBO Rep. 2008. V. 9. P. 440-445.

49. Guelen L., et al. Domain organization of human chromosomes revealed by mapping of nuclear lamina interactions. // Nature. 2008. V. 453. P. 948-951.

50. Hakim O. and Misteli T. SnapShot: chromosome confirmation capture. // Cell. 2012. V. 148. P. 1068 el-e2.

51. Hawkins R.D., Hon G.C., Lee L.K., Ngo Q., et al. Distinct epigenomic landscapes of pluripotent and lineage-committed human cells. // Cell Stem Cell. 2010. V. 6. P. 479-91.

52. He X., Duque T.S. and Sinha S. Evolutionary origins of transcription factor binding site clusters. // Mol. Biol. Evol. 2012. V. 29. P. 1059-1070.

53. Heintzman N.D., et al. Distinct and predictive chromatin signatures of transcriptional promoters and enhancers in the human genome. // Nature Genet. 2007. V. 39. P. 311-318.

54. Hogga I. and Karch F. Transcription through the iab-7 cis-regulatory domain of the bithorax complex interferes with maintenance of Polycomb mediated silencing. //Development. 2002. V. 129. P. 4915^922.

55. Huang S., Li X., Yusufzai T.M., Qiu Y. and Felsenfeld G. USF1 recruits histone modification complexes and is critical for maintenance of a chromatin barrier. // Mol. Cell. Biol. 2007. V. 27. P. 7991-8002.

56. Ishihara K., Oshimura M. and Nakao M. CTCF-dependent chromatin insulator is linked to epigenetic remodeling. // Mol. Cell. 2006. V. 23. P. 733-742.

57. Jiang N., Emberly E., Cuvier O. and Hart C.M. Genome-wide mapping of boundary elementassociated factor (BEAF) binding sites in Drosophila melanogaster links BEAF to transcription. // Mol. Cell. Biol. 2009. V. 29. P. 3556-3568.

58. Jin C., et al. H3.3/H2A.Z. Double variant-containing nucleosomes mark 'nucleosome-free regions' of active promoters and other regulatory regions. // Nature Genet. 2009. V. 41. P. 941-945.

59. Juven-Gershon T. and Kadonaga J.T. Regulation of gene expression via the core promoter and the basal transcriptional machinery. // Dev. Biol. 2010. V. 339. P. 225-229.

60. Kapranov P., Cheng J., Dike S., Nix D.A., Duttagupta R., et al. RNA maps reveal new RNA classes and a possible function for pervasive transcription. // Science. 2007. V. 316. P. 1484-1488.

61. Karess R.E. and Rubin G.M. Analysis of P transposable element functions in Drosophila. // Cell. 1984. V. 38. P. 135-146.

62. Kellum R. and Schedl P. A position-effect assay for boundaries of higher order chromosomal domains. // Cell. 1991. V. 64. P. 941-950.

63. Kellum R. and Schedl P. A group of scs elements function as domain boundaries in an enhancer-blocking assay. // Mol. Cell. Biol. 1992. V. 12. P. 24242431.

64. Kharchenko P.V., et al. Comprehensive analysis of the chromatin landscape in Drosophila melanogaster. // Nature. 2011. V. 471. P. 480^85.

65. Kim T.H., et al. Analysis of the vertebrate insulator protein CTCF-binding sites in the human genome. // Cell. 2007. V. 128. P. 1231-1245.

66. Kind J. and Van Steensel B. Genome-nuclear lamina interactions and gene regulation. // Curr. Opin. Cell Biol. 2010. V. 22. P. 320-325.

67. Kuhn E.J., Viering M.M., Rhodes K.M. and Geyer P.K. A test of insulator interactions in Drosophila. // EMBO J. 2003. V. 22. P. 2463-2471.

68. Kyrchanova O., Chetverina D., Maksimenko O., Kullyev A. and Georgiev P. Orientation-dependent interaction between Drosophila insulators is a property of this class of regulatory elements. // Nucleic Acids Res. 2008. V. 36. P. 7019-7028.

69. Lanctot C., Cheutin T., Cremer M., Cavalli G. and Cremer T. Dynamic genome architecture in the nuclear space: regulation of gene expression in three dimensions. //Nat. Rev. Genet. 2007. V. 8. P. 104-115.

70. Li M., Belozerov V.E. and Cai H.N. Modulation of chromatin boundary activities by nucleosomeremodeling activities in Drosophila melanogaster. // Mol. Cell. Biol. 2009. V. 30. P. 1067-1076.

71. Lindsley D.L. and Zimm G.G. The Genome of Drosophila melanogaster. //N.Y.: Acad. Press. 1992. P. 1400.

72. Liu T., et al. Broad chromosomal domains of histone modification patterns in C. elegans. // Genome Res. 2011. V. 21. P. 227-236.

73. Lunyak V.V., et al. Developmentally regulated activation of a SINE B2 repeat as a domain boundary in organogenesis. // Science. 2007. V. 317. P. 248-251.

74. Maeda R.K. and Karch F. Making connections: boundaries and insulators in Drosophila. Curr. Opin. Genet. Dev. 2007. V. 17. P. 394-399.

75. Majumder P. and Cai H.N. The functional analysis of insulator interactions in the Drosophila embryo. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2003. V. 100. P. 5223-5228.

76. Majumder P., et al. Diverse transcription influences can be insulated by the Drosophila SF1 chromatin boundary. // Nucleic Acids Res. 2009. V. 37. P. 42274233.

77. Maksimenko O.G., Chetverina D.A. and Georgiev P.G. Insulators of higher eukaryotes: Properties, mechanisms of action, and role in transcription regulation. // Russ. J. Genet. 2006. V.42. P. 845-857.

78. Martin M., Meng Y.B. and Chia W. Regulatory elements involved in the tissue-specific expression of the yellow gene of Drosophila. // Mol. Gen. Genet. 1989. V. 218. P. 118-126.

79. Mishiro T., et al. Architectural roles of multiple chromatin insulators at the human apolipoprotein gene cluster. // EMBO J. 2009. V. 28. P. 1234-1245.

80. Misteli T. Beyond the sequence: Cellular organization of genome function. // Cell. 2007. V. 128. P. 787-800.

81. Mullis K.B. and Faloona RA. Specific synthesis of DNA in vitro via a polymerase-catalyzed chain reaction. // Methods Enzymol. 1987. V. 155. P. 335-50.

82. Murrell A., Heeson S. and Reik W. Interaction between differentially methylated regions partitions the imprinted genes Igf2 and HI9 into parent-specific chromatin loops. //Nat. Genet. 2004. V. 36. P. 889-893.

83. Negre N., Brown C.D., Shah P.K., et al. A comprehensive map of insulator elements for the Drosophila genome. // PLoS Genet. 2010. V. 6. el000814.

84. Nolis I.K., et al. Transcription factors mediate long-range enhancer-promoter interactions. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2009. V. 106. P. 20222-20227.

85. Noma K., Cam H.P., Maraia R.J. and Grewal S.I. A role for TFIIIC transcription factor complex in genome organization. // Cell. 2006. V. 125. P. 859-872.

86. Noordermeer D., et al. The dynamic architecture of Hox gene clusters. // Science. 2011. V. 334. P. 222-225.

87. Nora E.P., et al. Spatial partitioning of the regulatory landscape of the X-inactivation centre. //Nature. 2012. V. 485. P. 381-385.

88. Nora E.P., Lajoie B.R., Schulz E.G., Giorgetti L., et al. Spatial partitioning of the regulatory landscape of the X-inactivation centre. // Nature. 2012. V. 485. P. 381-5.

89. Oki M. and Kamakaka R.T. Barrier function at HMR. // Mol. Cell. 2005. V. 19. P. 707-716.

90. Onodera C.S., Underwood J.G, Katzman S., Jacobs F., Greenberg D., Salama S.R., Haussler D. Gene isoform specificity through enhancer-associated antisense transcription. // PLoS One. 2012. V.7. e43511.

91. Ohtsuki S., Levine M. and Cai H.N. Different core promoters possess distinct regulatory activities in the Drosophila embryo. // Genes Dev. 1998. V. 12. № 4. P. 547-56.

92. Ottaviani A., et al. The D4Z4 macrosatellite repeat acts as a CTCF and A-type lamins-dependent insulator in facio-scapulo-humeral dystrophy. // PLoS Genet. 2009. V. 5. el000394.

93. Pauler F.M., Sloane M.A., Huang R., Regha K., et al. H3K27me3 forms BLOCs over silent genes and intergenic regions and specifies a histone banding pattern on a mouse autosomal chromosome. // Genome Res. 2009. V. 19. P. 221-33.

94. Petrykowska H.M., Vockley C.M. and Elnitski L. Detection and characterization of silencers and enhancer-blockers in the greater CFTR locus. // Genome Res. 2008. V. 18. P. 1238-1246.

95. Pirrotta V. and Gross D.S. Epigenetic silencing mechanisms in budding yeast and fruit fly: different paths, same destinations. // Mol. Cell. 2005. V. 18. P. 395398.

96. Pirrotta V., Steller H. and Bozzetti M.P. Multiple upstream regulatory elements control the expression of the Drosophila white gene. // EMBO J. 1985. V. 4. № 13A. P. 3501-8.

97. Pomerantseva E., Biryukova I., Silicheva R., et al. Transposition of regulatory elements by P-element mediated rearrangements in Drosophila melanogaster. // Genetics. 2006. V. 172.

98. Qian S., Varjavand B. and Pirrotta V. Molecular analysis of the zeste-white interaction reveals a promoter-proximal element essential for distant enhancer promoter communication. // Genetics. 1998. V. 131. P. 79-90.

99. Rajapakse I. and Groudine M. On emerging nuclear order. // J. Cell Biol. 2011. V. 192. P. 711-721.

100. Recillas-Targa F., et al. Position-effect protection and enhancer blocking by the chicken P-globin insulator are separable activities. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002. V. 99. P. 6883-6888.

101. Ritter D.I., Dong Z., Guo S. and Chuang J.H. Transcriptional enhancers in proteincoding exons of vertebrate developmental genes. // PLoS One. 2012. V. 7. e35202.

102. Roseman R.R., Pirrotta V. and Geyer P.K. The su(Hw) protein insulates expression of the Drosophila melanogaster white gene from chromosomal position-effects. // EMBO J. 1993. V. 12. P. 435-442.

103. Rubin G.M. and Spradling A.C. Genetic transformation of Drosophila with transposable element vectors. // Science. 1982. V. 218. P. 348-353.

104. Saiki R.K, Scharf S., Faloona F. and Mullis K.B. Enzymatic amplification of beta-globin genomic sequences and restriction site analysis for diagnosis of sickle cell anemia. // Science. 1985. V. 230. P. 1350-4.

105. Sambrook J., Fritsch E. and Maniatis T. Molecular cloning: a Laboratory Manual, Ed.2. // Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY. 1989.

106. Sanyal A., Lajoie B.R., Jain G. and Dekker J. The long-range interaction landscape of gene promoters. // Nature. 2012. V. 489. P. 109-113.

107. Schwartz Y.B., et al. Alternative epigenetic chromatin states of polycomb target genes. // PLoS Genet. 2010. V. 6. el000805.

108. Scott K.C., Merrett S.L. and Willard H.F. A heterochromatin barrier partitions the fission yeast centromere into discrete chromatin domains. // Curr. Biol. 2006. V. 16. P. 119-129.

109. Siegal M.L. and Hartl D.L. Application of Cre/loxP in Drosophila. Site-specific recombination and transgene co-placement. // Methods Mol. Biol. 2000. V. 136. P. 487-495.

110. Silicheva M., Golovnin A., Pomerantseva E., Parshikov A., Georgiev P., et al. Drosophila mini-white model system: New insights into positive position effects and the role of transcriptional terminators and gypsy insulator in transgene shielding. // Nucleic Acids Res. 2010. V. 38. P. 39-47.

111. Simms T.A., et al. TFIIIC binding sites function as both heterochromatin barriers and chromatin insulators in Saccharomyces cerevisiae. // Eukaryot. Cell. 2008. V. 7. P. 2078-2086.

112. Simonis M., et al. High-resolution identification of balanced and complex chromosomal rearrangements by 4C technology. // Nat. Methods. 2009. V. 6. P. 837-842.

113. Smith S.T., Wickramasinghe P., Olson A., et al. Genome wide ChlP-chip analyses reveal important roles for CTCF in Drosophila genome organization. // Dev. Biol. 2009. V. 328. № 2. P. 518-528.

114. Soshnev A.A., Li X., Wehling M.D. and Geyer P.K. Context differences reveal insulator and activator functions of a Su(Hw) binding region. // PLoS Genet. 2008. V. 4. el000159.

115. Spellman P.T. and Rubin G.M. Evidence for large domains of similarly expressed genes in the Drosophila genome. // J. Biol. 2002. V. l.P. 5.

116. Stamatoyannopoulos G. Control of globin gene expression during development and erythroid differentiation. // Exp. Hematol. 2005. V. 33. P. 259-271.

117. Stadhouders R., Thongjuea S., Andrieu-Soler C., Palstra R.J., Soler E., et el. Dynamic long-range chromatin interactions control Myb proto-oncogene transcription during erythroid development. // EMBO J. 2012. V. 31. P. 986-999.

118. Tanay A. and Cavalli G. Chromosomal domains: epigenetic contexts and functional implications of genomic compartmentalization. // Curr. Opin. Genet. Dev. 2013. V. 23. P. 197-203.

119. Tjong H., Gong K., Chen L. and Alber F. Physical tethering and volume exclusion determine higher-order genome organization in budding yeast. // Genome Res. 2012. V. 22. P. 1295-1305.

120. Tolhuis B., Palstra R.J., Splinter E., Grosveld F. and de Laat W. Looping and interaction between hypersensitive sites in the active beta-globin locus. // Mol. Cell. 2002. V. 10. P. 1453-1465.

121. Udvardy A., Maine E. and Schedl P. The 87A7 chromomere. Identification of novel chromatin structures flanking the heat shock locus that may define the boundaries of higher order domains. // J. Mol. Biol. 1985. V. 185. P. 341— 358.

122. Valenzuela L., Dhillon N. and Kamakaka R. T. Transcription independent insulation at TFIIICdependent insulators. // Genetics. 2009. V. 183. P. 131-148.

123. Van Steensel В. and Dekker J. Genomics tools for unraveling chromosome architecture. //Nat. Biotechnol. 2010. V. 28. P. 1089-1095.

124. Van Steensel B. Chromatin: Constructing the big picture. // EMBO J. 2011. V. 30. P. 1885-1895.

125. Vassetzky Y., et al. Chromosome conformation capture (from 3C to 5C) and its ChlP-based modification. // Methods Mol. Biol. 2009. V. 567. P. 171-188. .

126. Vazquez J. and Schedl P. Sequences required for enhancer blocking activity of scs are located within two nuclease-hypersensitive regions. // EMBO J. 1994. V. 13. P. 5984-5993.

127. Verdel A. and Moazed D. RNAi-directed assembly of heterochromatin in fission yeast. // FEBS Lett. 2005. V. 579. P. 5872-5878.

128. Vettermann Y.C., Lin Z., Ju D., Schulz C.S., Murre B.K., Birshtein N.J., Schork M.S., Schlissel R., Riblet C., Murre A.J. CCCTC-binding factor (CTCF) and cohesin influence the genomic architecture of the Igh locus and antisense transcription in pro-B cells. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2011. V. 108. P. 9566-9571.

129. Wang K. and Chang H. Molecular mechanisms of long noncoding RNAs. // Mol. Cell. 2011. V. 43. P. 904-914.

130. Wen В., Wu H., Shinkai Y., Irizarry R.A., et al. Large histone H3 lysine9 dimethylated chromatin blocks distinguish differentiated from embryonic stem cells. //Nat. Genet. 2009. V. 41. P. 246-50.

131. Wendt K.S. and Peters J.M. How cohesin and CTCF cooperate in regulating gene expression. // Chromosome Res. 2009. V. 17. P. 201-214.

132. West A.G., Huang S., Gaszner M., Litt M.D. and Felsenfeld G. Recruitment of histone modifications by USF proteins at a vertebrate barrier element. // Mol. Cell. 2004. V. 16. P. 453-463.

133. White R. Packaging the fly genome: domains and dynamics. // Brief. Funct. Genom. 2012. V. 11. P. 347-55.

134. Wong H., et al. A predictive computational model of the dynamic 3D interphase yeast nucleus. // Curr. Biol. 2012. V. 22. P. 1881-1890.

135. Xie X., et al. Systematic discovery of regulatory motifs in conserved regions of the human genome, including thousands of CTCF insulator sites. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2007. V. 104. P. 7145-7150.

136. Yusufzai T.M., Tagami H., Nakatani Y. and Felsenfeld G. CTCF tethers an insulator to subnuelear sites, suggesting shared insulator mechanisms across species. // Mol. Cell. 2004. V. 13. P. 291-298.

137. Zimmer C. and Fabre E. Principles of chromosomal organization: lessons from yeast. // J. Cell Biol. 2011. V. 192. P. 723-733.

138. Zippo A., Serafini R., Rocchigiani M., Pennacchini S., Krepelova A. and Oliviero S. Histone crosstalk between H3S10ph and H4K16ac generates a histone code that mediates transcription elongation. // Cell. 2009. V. 138. P. 1122-1136.

139. Zlatanova J. and Caiafa P. CTCF and its protein partners: divide and rule? // J. Cell Sci. 2009. V. 122. P. 1275-1284.