Ретропозоны Alu-семейства и их роль в геноме человека тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.03, кандидат наук Казаков, Василий Иванович

• Казаков, Василий Иванович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Казаков, Василий Иванович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Строение Alu-повторов

Происхождение Alu-повторов

Классификация Alu повторов

Амплификация Alu-повторов в геноме человека

Механизм ретропозиции Alu-повторов

Распределение Alu-повторов в геноме человека

Роль Alu повторов в регуляции генной экспрессии. 27 Роль Alu-повторов в возникновении наследственных

заболеваний. 36 "Нейтральные" инсерции и инсерционно-делеционный

полиморфизм, влияющий на экспрессию генов

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Международная программа «Геном человека»

Alu-повторы в составе внеклеточной ДНК человека. 60 Alu-повторы за счет модуляции экспрессии генов и Alu-опосредованной экзонизации интронов вносят существенный вклад

в генетическую гетерогенность популяции. 70 Alu-повторы участвуют в регуляции генной экспрессии Alu-повторы могут служить вспомогательными сигналами при

формировании факультативного гетерохроматина

Инвертированные повторы встречаются в геноме амфибий 100 Подобно Alu-элементам DL1 повторы лентеца широкого (Diphyllobothrium latum) содержат внутренний промотор для

РНК-полимеразы III

ВЫВОДЫ

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

5'-, З'-UTR - (5'-, З'-untranslated regions) - 5'-, З'-нетранслируемые области

5тС - 5-метилцитозин

CD8a - (CD8 antigen, alpha polypeptide) - а субъединица CD8 антигена DD - делеционная гомозигота

ERa - транскрипционный фактор Estrogen receptor alpha

FAM - (fossil Alu monomer) - мономер Alu повтора

FLAM - (fossil left Alu monomer) - левый мономер Alu повтора

FRAM - (fossil right Alu monomer) - правый мономер Alu повтора

ID - инсерционно-делеционные гетерозиготы

II - инсерционная гомозигота

L1 - повторы LINE1 семейства

LINE - (long interspersed nucleotide elements) - длинные

диспергированные нуклеотидные элементы

SINE - (short interspersed nucleotide elements) - короткие

диспергированные нуклеотидные элементы

Sp1 - транскрипционный фактор Stimulating protein

TBE - трис-боратный буфер

ТЕ - трис-ЭДТА буфер

YY1 - транскрипцонный фактор Yin Yang

XIC - (X inactivation center) - центр инактивации X хромосомы

Xist РНК- (X inactivation specific transcript) - специфический

транскрипт, экспрессирующийся в ходе инактивации X хромосомы

АПФ - ангиотензинпревращающий фермент

ПААГ - полиакриламидный гель

СС - сайт связывания

ССТФ - сайт связывания транскрипционного фактора ТФ - транскрипционный фактор ЦРМ - Ц1/с-регуляторный модуль

ч

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Ретропозоны Alu-семейства и их роль в геноме человека»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Если обратиться к базе данных Human Genome Resours, annotation Release 104 (URL http://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/genome/guide/human/index.shtml), можно увидеть, что суммарная ядерная ДНК (диплоидный набор хромосом) женщины состоит из 6 072 607 692 н.п., а мужчины из 5 976 710 698 н.п. По разным оценкам количество нуклеотидов, необходимое для кодирования всех белков и функционально значимых РНК человека не превышает 2-3 % от этого количества. Таким образом, основная часть молекул ДНК человека, как и других, эукариот, не несет информации об аминокислотной последовательности белков, не кодирует структуру рибосомных и транспортных РНК, а представляет собой некую "избыточную" ДНК, функциональное значение (или отсутствие такового) которой во многом остается не понятным. И если в конце XX века некодирующую часть генома относили к «эгоистической ДНК», то в последние годы появляется все больше данных, свидетельствующих о том, что те или иные некодирующие элементы генома выполняют важные функции, в частности прямо или косвенно участвуют в регуляции экспрессии белок-кодирующих генов. Но все же, получается, что человек на сегодняшний день слабо представляет себе функциональную роль основной части (97 %) своего генома.

Особое место среди некодирующих элементов генома человека занимают ретропозоны Alu-семейства, относящиеся к классу SINE повторов (короткие диспергированные нуклеотидные элементы). Alu-повторы представлены в геноме человека 1,1x106 копиями, что составляет более 10% всей длины его генома.

Инсерции Alu-повторов в экзоны и промоторы белок-кодирующих генов, в область экзон-интронных границ, а также незаконная

гомологичная рекомбинация между различными копиями А1и-повторов могут приводить к возникновению различных наследственных заболеваний. Многие факты свидетельствуют о том, что А1и-повторы могут участвовать в регуляции генной экспрессии, как на уровне транскрипции, так и на уровне трансляции. Так, например, А1и-повторы встречаются в З'-нетранслируемой области некоторых м-РНК и могут существенно влиять на их стабильность. А1и-повторы содержат в своем составе множественные СрС-динуклеотиды, являющиеся сайтами метилирования в геноме. Как известно, степень метилирования цитозина в последовательностях Б'-Сй, фланкирующих б'-область гена, коррелирует с уровнем экспрессии генов. Помимо этого в составе А1и-повторов было показано наличие сайтов связывания транскрипционных факторов (ССТФ). Однако функциональное значение единичных, изолированных ССТФ не совсем ясно, поскольку такие сайты встречаются по всему геному. Вероятно, большинство из них не играют никакой роли в регуляции экспрессии генов. Недавние исследования регуляции транскрипции у ОгозорЫ1а те!аподаз1ег показали, что важную роль в регуляции играет кластеризация (как в промоторной области, так и вне ее) потенциальных сайтов связывания функционально близких транскрипционных факторов. Такие кластеры получили название цис-регуляторных модулей (ЦРМ). Вышесказанное дает основание предполагать, что ЦРМ могут играть важную роль в регуляции экспрессии генов и у человека. Более того, поскольку ЦРМ встречаются и в составе А1и-повторов, то экспериментальное доказательство влияния таких ЦРМ на экспрессию генов было бы одновременно и доказательством участия А1и-повторов в регуляции экспрессии.

Кроме того, А1и-повторы могут служить своеобразными маркерами ДНК человека как биологического вида, так как довольно

б

равномерно распределены по всему геному человека. В сочетании с их огромным количеством это приводит к тому, что А1и-повторы гарантированно встречаются даже в относительно коротких (несколько килобаз) фрагментах ДНК человека.

Изучение этой части генома имеет большой теоретический и практический интерес, так как позволит понять механизмы эволюции и функционирования генома, что может дать возможность влиять на работу генов, выявлять предрасположенность к различным наследственным патологиям, идентифицировать личность на генетическом уровне. Эти работы весьма актуальны для судебной и практической медицины

Данная работа посвящена изучению происхождения, распределения в геноме и функционального значения основного семейства умеренно повторяющихся последовательностей генома человека - А1и-повторов.

Цели и задачи исследования. Выяснить функциональное значение, происхождение и распределение ретропозонов А1и-семейства в геноме человека.

Научная новизна. Статья «Внеклеточная ДНК в крови беременных женщин» (Казаков В.И., Божков В.М., Линде В.А., Репина М.А., Михайлов В.М., 1995) явилась одной из публикаций, которые легли в основу современных методов неинвазивной пренатальной диагностики.

Впервые экспериментально доказано, что А1и-повторы, входящие в состав промоторов генов лизосомной дезоксирибонуклеазы II (ОЛ/Лге //) и лиганда циклофилина, модулирующего кальциевый ответ (САМ№), способны влиять на экспрессию этих генов.

Впервые установлено, что инсерционно-делеционный полиморфизм А1иУа5-повтора в гене ангиотензинпревращающего фермента коррелирует с развитием дисциркуляционной энцефалопатии у ликвидаторов чернобыльской аварии и уровнем свободных аминокислот в сыворотке крови больных с дисплазиями соединительной ткани.

Запатентован способ выявления предрасположенности к длительной физической работе. Патент на изобретение № 2194982.

В геноме широко распространенного паразита человека -лентеца широкого (Diphyllobothrium latum) открыт повторяющийся элемент, который был назван DL1.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Alu-повторы являются важными функционально значимыми элементами генома человека, а не «эгоистической ДНК», как это было принято считать ранее.

2. Alu-повторы способны регулировать экспрессию белок-кодирующих генов.

3. Alu-повторы за счет модуляции экспрессии генов и Alu-опосредованной экзонизации интронов вносят существенный вклад в генетическую гетерогенность популяции.

4. Инсерционно-делеционные полиморфизмы Alu-повторов ассоциированы с предрасположенностью к различным мультифакториальным заболеваниям

5. Alu-повторы могут служить вспомогательными сигналами при формировании факультативного гетерохроматина.

Теоретическая и практическая значимость. Работа вносит существенный вклад в разрешение проблемы «парадокса генома эукариот». Приводятся теоретические обоснования участия А1и-повторов в регуляции экспрессии белок-кодирующих генов. Факт влияния А1и-повторов на уровень экспрессии некоторых генов человека показан экспериментально. Обсуждается возможная роль А1и-повторов в Ро1усотЬ-зависимом глушении богатых генами сегментов в ходе инактивации Х-хромосомы.

Большая часть работы посвящена изучению инсерционно-делеционного полиморфизма (ИДП) А1и-повторов в интронах генов АСЕ, ТРА, ароА1 и РМЯ7. Особо значимые результаты получены при изучении ИДП в гене АСЕ. Установлено, что этот ИДП коррелирует с высшими достижениями в различных спортивных дисциплинах, развитием дисциркуляционной энцефалопатии у ликвидаторов чернобыльской аварии и уровнем свободных аминокислот в сыворотке крови больных с дисплазиями соединительной ткани. Эти работы имеют большое значение для практической и спортивной медицины.

На основании наших исследований можно дать практические рекомендации по лечению больных с дисциркуляционной энцефалопатией. Полученные данные следует учитывать при проведении заместительной диетотерапии больных с дисплазиями соединительной ткани, наследственными аминоацидопатиями, такими как фенилкетонурия, лейциноз и треонинемия, при индивидуальном подборе препаратов, содержащих лейцин, изолейцин и фенилаланин. Установлено, что ИДП А1иУа5-повтора в гене АСЕ также необходимо учитывать при выборе индивидуальных нагрузок и специализации в спорте высших достижений.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на первой (Переяславль-Залесский 1990), второй (Переяславль-Залесский 1991) всесоюзных и третьей (Черноголовка 1993) всероссийской конференции по программе «Геном человека», первой европейской конференции «Организация генома человека» (Гейдельберг 1990), восьмой конференции Международного общества дифференцировки (130) (Хиросима 1994), четвертом европейском конгрессе по биологии клетки (Прага 1994), всероссийской конференции «Актуальные вопросы неврологии, нейрохирургии и медицинской генетики» (Уфа 1998), втором съезде ВОГиС (Санкт-Петербург 2000), втором Всероссийском съезде медицинских генетиков (Курск 2000), пятом Европейском конгрессе науки о спорте (Ювяскюля, Финляндия 2000), втором международном совещании «Ретропозоны и эволюция генома» (Сочи 2003), Всероссийской научно-практической конференции "Актуальные вопросы клиники и лечения в многопрофильном лечебном учреждении", посвященной 300-летию Санкт-Петербурга и 205-летию Военно-медицинской академии (Санкт-Петербург 2003, пленарный доклад), Международной научно-методической конференции «Проблемы молекулярной и клеточной биологии» (Томск 2007), Международной конференции «Рецепция и внутриклеточная сигнализация» (Пущино 2007), Международной конференции «II съезд Общества клеточной биологии совместно с юбилейной конференцией, посвященной 50-летию Института цитологии РАН» (Санкт-Петербург 2007), на курсах «Достижения медицины плода» Общества медицины плода (Лондон 2013). Материалы диссертации докладывались и обсуждались на научных семинарах лаборатории стабильности хромосом и клеточной инженерии Института цитологии РАН и на совместном семинаре лаборатории стабильности хромосом и клеточной инженерии, лаборатории радиационной цитологии, лаборатории регуляции

ю

экспрессии генов и лаборатории клеточной патологии Института цитологии РАН.

Финансовая поддержка работы. Работа выполнена при финансовой поддержке Программы ГКНТ «Геном человека», Российского фонда фундаментальных исследований (проекты 94-04-13725а, 97-04-48764, 00-04-04003, 01-04-49486, 02-04-49631, 05-0448403, 05-04-48815, 07-04-00311), гранта по поддержке ведущих научных школ НШ-1647.2003.4, INTAS Genomics grant 05-10000047755, International Science Foundation grants R5U000 and R5U300, U.S. Civilian Research & Development Foundation for the Independet States of Former SovietUnion (CRDF), Award № ST-012-0, DeutscheForschungs gemeinschaft grants 436 RUS 113/126/1-113/126/0, Office of Science (BER) U.S. Department of Energy grant DE-FG03-01ER63070.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 22 статьи (из них 17 в отечественных, 5 в зарубежных научных журналах), 23 тезиса, глава в сборнике и 4 учебно-методических пособия (из них 2 с грифом УМО), получен 1 патент. Всего автором опубликовано 60 научных трудов.

и

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Строение Alu-повторов. В составе большинства Alu-повторов имеется сайт рестрикции (AGCT) для эндонуклеазы рестрикции А1и\. Этот сайт расположен приблизительно в 170 н.п. от начала повтора. Благодаря этому Alu-повторы получили свое название. Эндонуклеаза рестрикции была названа так, потому что впервые была выделена из Arthrobacter luteus (Roberts et al., 1976) Длина консенсусной последовательности Alu-повторов составляет 282 н.п. (см. рис. 1). Отдельные представители семейства могут иметь различную длину за счет вариабельных областей и вариаций длины, входящих в состав повтора полиадениновых участков. Собственно, Alu-повтор представляет собой димер, состоящий из двух прямых повторов длиной 130 н.п., разделенных богатой аденином вставкой. Правый мономер - FRAM (fossil right Alu monomer) длиннее левого на 31 п.н. Богатая аденином последовательность имеется и на З'-конце второго мономера. Оба мономера Alu-повтора гомологичны друг другу на 80°%. В составе всего повтора можно выделить 3 консервативные и 2 вариабельные области. Каждый Alu-повтор фланкирован прямыми повторами длиной от 7 до 20 н.п.

Левый мономер - FLAM (fossil left Alu monomer) содержит функционально активный внутренний промотор для РНК-полимеразы III, состоящий из двух элементов, называемых Вох-А и Вох-В. Вох-А располагается на участке +4/+37 и представляет собой последовательность 5'-RRYNNRRYGG-3'. Вох-В находится в области +70/+86, его последовательность 5'-GWTCRANNC-3'. Вох-В является необходимым и достаточным для относительно точной, хотя и неэффективной инициации транскрипции Alu in vitro, наличие Box-A значительно увеличивает эффективность транскрипции. Таким

образом, внутренний промотор для РНК-полимеразы III сходен с промоторами генов тРНК (Perez-Stable et al., 1984).

В геноме человека могут встречаться «усеченные» Alu - повторы с частично делетированным 5' или 3' концами, а так же свободные (не объединенные в Alu-повтор) FRAM и FLAM.

Консенсусная последовательность Alu повторов

Box-A FLAM

GGCCGGGCGCGGTGGCTCACGCCTGTAATCCCAGCACTTTGGGAGGC

Вох-В

GGATCATGAGGTCAGGAGATCGAGACCATCCTGGCTAACATGGTGAA

ACCCCGTCTCTACTAAAAATACAAAAATTAGCCGGGCGTGGTGGCGGG

Alu I FRAM

CGCCTGTAGTCCCAGCTACTCGGGAGGCTGAGGCAGGAGAATGGCTTG

AACCCGGGAGGCGGAGCTTGCAGTGAGCCGAGATCGCGCCACTGCACT

CCAGCCTGGGCAACAGAGCGAGACTCCGTCTCAAAAAAAA

Рисунок 1. Консенсусная последовательность Alu повторов

Примеры последовательностей некоторых Alu-повторов из разных

хромосом человека.

• CGCGGTGGCTCACGCCTGTAATCCCAGCACTTTGGGAGGCCGAGGCGGGCGGAT CACGAGGTCAGGAGATCGAGACCATCCTGGCTAACACGGTGAAACCCCGTCTCTA CTAAAAATACAAAAAAAATTAGCCGGGCGTGGTGGCGGGCGCCTGTAGTCCCAGC CACTCGGGAGGCTGAGGCAGGAGAATGGCGTGAACCCGGGAGGCGGAGCTTGCA GTGAGCCGAGATCGCGCCACTGCACTCCAGCCTGGGCGACAGAGCGAGACTCCG ТСТСАААААААААААААААААААААААА

• С ATTG CACTCCAGCCTG GG С ААС AAG AG С AAG AG CG AG АС АССАТСТС АААААААА AAAAAAAAGTTTTCAGGCTGGGCGCGGTGGCTCACGCCTGTAATCCCAGCACTTTG GGAGGTTGAGGCGGGTGAATCACCTGAGGTCAGGAGTGCAAGACCAGCCTGACCA ACATGGTGAAACCCCGTCTCTACTAAAAATACAAAAATTAGCTGGCTGTGGTGGCG

GGTGCCTGTAATCCCAGCTACTCGGGAGGCTGAGGCAGGAGAATGGCGTGAACCC GGGAGGCGGAGCTTGCAGTGAGCCGAGATCGCGCCACTGCCCTCCAGCCTGGGC GACAGAGCGAGACTCCGTCCCAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

• I I I I I I I I I I I I I I I I I IGAGACGGAGTCTCGCTCTGTCGCCCAGGCTGGAGTGCAG TGGCGCGATCTCGGCTCACTGCAAGCTCCGCCTCCCGGGTTCACGCCATTCTCCT GCCTCAGCCTCCCGAGTAGCTGGGACTACAGGCGCCCGCTACCACGCCCGGCTAA I II I I IGTAI I I I IAGTAGAGACGGGGTTTCACCGTGTTAGCCAGGATGGTCTCGAT CTCCTGACCTCGTGATCCGCCCGCCTCGGCCTCCCAAAGTGCTGGGATTACAGGC GTGAGCCACCGCGCCCGGCC

• CAGTAAAGTTCC ACGTTAAAAG CTG ATTC AG GCCCG G GTGCG GG G GCTCACTCCT GTAATCCCAGCACTTTGGGAGGCCGAGGTGGGTGGATCACCTGAGGTCAGGAGTT CAAGACCAGCCTGGCCAACATGGAGAAACCCCGTCTCTCCTAAAAATACAAAAATT AGCCGGGCGTGGTGGCACAGGCCTGTAATCCCAGCTACTCGGGAGGCTGAGGCA GGAGAATTGCTTGAACCCGGGAGGCGGATGTTGCAGTGAGCAGAGATCATGCCAC TG CCCTCCAG CCTG GG CG ACAG AG CG AG ACTCCGTCTCAACAACAACAACAAAAA

• GCCGGGCGCGGTGGCTCACGCCTGTAATCCCAACACTTTGGGAGGCCCAGGCGG GCGGATCACGAGGTCAGGAGATCGAGACCATCCTGGCTAACATGGTGAAACCCCG TCTCTACTAAAAAATACC AAAAATTAG CCG G GCGTGGTG GTG G AAGCCTGTAGTCC CAGCTACTCCGGAGGCTGAGGCAGGAGAATGGCGTGAACCCGGGAGGCGGAGCT TGCAGTGAGCCGAGATCGCACCACTGCACTCCAGCCTGGGCGACAGACCGAGACT CCGTCTCAAAAAAAAAAACAAATTAAAATAAAAAAAAAA

• GCTGGGCGTGGTGGCGTATACCTGTAATCCCAGCTACTCGGGAGGCTGAGGCAAG AGAATCACTTGAACCCGGGAGGCAGATGTTGCAGTGAGCCGAGATCGCGCCATTG CACTCCAG CCTGG G CG AC AG AG CC AG ACTCCGTCAC AATAAAAAAAAAAAAAAAAA AAAAAA

• 11 1 I 111 I I 111 I I I I I IGAGACGGAGTCTCGCTCTGTCGCCCAGGCTGGAGTGCAG TGGCGCGATCTCGACTCACTGCAAGCTCCGCCTCCCGGGTTCACGCCATTCTCCT GCCTCAGCCTCCTGTGTAGCTGGGACTACAGGCACGCGCCACCATGCCCGGCTAA

• GCCGGGCGCGGTGGCTCACGCCTGTAATCCCAGCACTTTGGGAGGCCGAGGCGG GCGGATCACGAGGTCAGGAGATCGAGACCATCCTGGCTAACAAGGTGAAACCCCG TCTCTACT

Происхождение Alu-повторов. Интересен вопрос о происхождении и дальнейшей эволюции Alu-повторов, что в конечном итоге привело к накоплению огромного количества их копий у высших приматов.

В 1982 году Уллу с соавторами (Ullu et. al. 1982) обнаружили выраженную гомологию между геном 7SL-PHK человека и каждым из мономеров Alu-повтора. На основании этого они предположили, что ген 7SL-PHK возник из Alu-повтора. Однако дальнейшее изучение генов 7SL-PHK выявило их высокую консервативность у различных таксонов, поэтому этими же авторами было выдвинуто новое предположение, что гены 7SL-PHK являются эволюционными предшественниками Alu-повторов приматов. А с учетом выраженной гомологии генов 7SL-PHK, Alu-повторов приматов и В1 повторов грызунов можно сделать еще ряд предположений. Например, предковой формой мог быть повтор В1, из которого в результате инсерции участка длиной 150 н.п. возникли гены 7SL-PHK, а в результате дупликации Alu-повторы (Ullu et. al. 1982). Еще через два года Уллу и Вайнер предполагают, что в качестве предковой формы мог выступать некий эволюционный предшественник генов 7SL-PHK, который, с одной стороны, дал современные формы генов 7SL-PHK архебактерий, беспозвоночных, амфибий и млекопитающих, а с другой, за счет делеции центральной части гена, повторы В1, а вследствие их последующей дупликации появились Alu-повторы (Ullu Е., Weiner А. М. 1984).

Очевидно, что можно предположить и другие возможные варианты эволюционных взаимоотношений для этой группы последовательностей ДНК. Alu-повторы на 60% гомологичны метиониновой т-РНК (Daniels and Deiniger 1985). Естественно можно предположить, что Alu-повторы произошли от гена метиониновой т-РНК, (Rogers 1985). Таким образом, все гипотезы о происхождении

15

Alu-повторов основаны лишь на том, что те или иные структуры геномов различных организмов имеют более или менее высокую гомологию с Alu-повторами.

В конечном итоге в 1984 году в журнале Nature была опубликована статья Ullu Е., Tschudi С. "Alu sequences are processed 7 SL RNA genes" в которой утверждалось, что эволюционной предшественницей Alu повторов приматов является 7SL-PHK, которая представляет собой неотъемлемую часть сигнал-распознающей частицы SRP (signal recognition particle). Частица SRP взаимодействует с сигнальным пептидом на N-конце полипептидов, предназначенных для дальнейшей секреции или инсерции в клеточные мембраны (Wild et al., 2004).

В геноме человека имеется 4 гена 7SL-PHK и несколько сотен псевдогенов. Предполагается, что вследствие делеции внутренней части последовательности 7SL-PHK произошли FAM (fossil Alu monomers) - эволюционно древние Alu элементы, которые в свою очередь дали начало свободным FRAM и FLAM, а примерно 60 млн. лет назад у приматов произошло объединение FLAM и FRAM в единый Alu-повтор (Ullu and Tschudi, 1984)

Статья, опубликованная в журнале Nature, была процитирована в ряде обзоров и к настоящему времени эта гипотеза считается общепринятой, хотя никаких других доказательств справедливости гипотезы Ullu и Tschudi, кроме некоторой степени гомологии между генами 7SL-PHK и Alu-повторами, не существует. Правда существуют целых два гипотетических механизма происхождения Alu-повторов из модифицированного транскрипта гена 7SL-PHK - транспозонная и модель мастер-гена.

Для каждого подсемейства Alu - повторов может быть выведена консенсуальная последовательность нуклеотидов. Консенсуальная нукпеотидная последовательность каждого подсемейства может

16

рассматриваться как последовательность единственного активного Alu источника (Britten, 1994) или основного (мастер) гена (Shen et. al., 1991; Deininger et. al., 1992), давшего начало всем членам данного подсемейства, которые являются бездействующим в дальнейшем ретропозонами. Предполагается, что основной ген медленно изменяется в процессе эволюции и изменения в его нуклеотидной последовательности, так или иначе, находят отражение в консенсуальной последовательности всего подсемейства (Britten, 1994; Deininger et. al., 1992). Это модель мастер - гена.

Альтернативная (транспозонная) модель предлагает, что большинство копий Alu-повторов способно к самостоятельному перемещению по геному с дупликацией и последующей инсерцией в новые участки, что ведет к амплификации подсемейства. Анализ полиморфных Alu-повторов, способных de novo инсерцироваться в различных участках генома указывает, на то, что только члены эволюционно молодых Alu-подсемейств сохраняют ретропозонный потенциал в геноме современных людей. Тот факт, что в настоящее время ретропозонный потенциал сохраняют, по крайней мере, члены трех подсемейств Alu-повторов требует модификации гипотезы мастер-гена, например, активными являются несколько специальных Alu-повторов (Schmid, 1993). Можно допустить, что многие Alu-повторы различных подсемейств сохраняют ретропозонный потенциал, но в определенный период эволюции вида активно только ограниченное число подсемейств. Это может зависеть от параллельной эволюции клеточных механизмов, ограничивающих амплификацию Alu-повторов и Alu-повторов, избегающих влияния этих механизмов, в результате волн амплификации (Quentin, 1988).

Анализ Alu-транскриптов соматических клетках показал, что очень значительное количество геномных Alu-повторов способны транскрибироваться. Контроль транскрипции Alu-повторов может

17

существенно различается в соматических клетках и в клетках зародышевого пути. Возможно, в клетках зародышевого пути имеется еще больший выбор Alu-транскриптов для дальнейшей реинтеграции. Одним из факторов, которые определяют возможность реинтеграции Alu-транскриптов в геном соматических клеток, является наличие у них определенной вторичной структуры (Labuda and Zietkievicz, 1994), но гены 7SL-PHK, которые производят транскрипты с "хорошей" вторичной структурой, не были столь успешны в реинтеграции и произвели только несколько сотен псевдогенов.

Классификация Alu повторов. На конференции «SINEs, LINEs and Retrotransposable Elements: Functional Implications» (1994 год) было принято решение о создании стандартизованной номенклатуры Alu повторов, а также разработаны основные принципы их классификации. Окончательные результаты работы по созданию такой номенклатуры были опубликованы в 1996 г. (Batzer et al., 1996). В предложенной номенклатуре к двум существующим подсемействам Alu-повторов было добавлено еще одно - AluY подсемейство. Все Alu-повторы делятся в зависимости от времени начала своей амплификации в геноме на три подсемейства 1) древние Alu-повторы - AluJ-подсемейство, 2) промежуточные - AluS-подсемейство и 3) эволюционно молодые - AluY-подсемейство. Alu повторы различных подсемейств на 80-85 % гомологичны друг другу (Grover et al., 2005). Подсемейства включают в себя ряд подподсемейств. Подсемейства выделяют по наличию определенных нуклеотидов в "диагностических" позициях внутри Alu-повтора.

При обозначении Alu-повторов предложено сначала указывать принадлежность Alu-повторов к одному из трех подсемейств, затем строчной латинской буквой обозначать подподсемейство. Далее арабской цифрой обозначается число диагностических позиций, в

18

которых произошли мутации, относительно консенсуса данного Alu подсемейства. Например, запись AluYa5 означает, что данный Alu-повтор, относится к эволюционно молодому AluY подсемейству и имеет мутации в 5 диагностических позициях. Если речь идет об Alu-повторе не человека, то предложено добавлять написанную курсивом латинскую аббревиатуру вида. Например, запись AluYa5Ptrзначит, что речь идет о первом подподсемействе AluY повторов шимпанзе (Pan troglodytes), имеющем мутации в 5 диагностических позициях (рис. 2).

Как известно, Alu-повторы относятся к классу SINE повторов. Получается, при создании номенклатуры Alu-повторов авторы сознательно проигнорировали такой таксон «большой» систематики, как отряд, но им понадобилось ввести новый промежуточный таксон -подподсемейство. На практике авторы экспериментальных статей редко придерживаются этой номенклатуры.

Стандартизованная номенклатура Alu-повторов

1 90

1 Ш ........................................................А.......Т....СС...................

2 AluSx GGCCGGGCGCGGTGGCTCACGCCTGTAATCCCAGCACTTTGGGAG<XCGAG(KGGGCG<WTCACCXGAGGTCAGGAGTTœAGACCAGCC

3 AluSq ........................................................Т..........«......................

4 AluSp ........................................................................S.................

5 AluSc ................................................................—.......A...A........,T..

6 Altlï ................................................................—.......... .A. ....... .T. .

7 AluYaS .............................................................................A.........T..

8 AluYaS ................................................................—...........A.........T..

9 AluYbB ...................................................T--...........A.........T..

91 180

1 AluJ ...G......A.«......................A...........................................S,................

2 AluSx tckkzcaacatggtgaaaccccgtcxctactaaaaatacaaaaa-tt agccgggcgtggtggcgcgcgcctgtaatcccagctactcgggag

3 AluSq ...............................................................G...........................

4 AluSp ..A.........A..............................-....................A?. ........................

5 AluSç .................................................7.......................G.................

« alux ... .t... .c........... ......................a.................. .g. ....... .g.................

7 AluYsS C««*T*»A«C*•*■•«•••*«•# i » *«••*«••••> • •*•••• A* »•««»«««t* *A« « « »•*Q« « * «#•« **0»« *•••**«» •?« « • • • S All) Yd. 8 Ci * «Ti iA«C» «»i*«i«i*«t*»»«*«i*«««»Ci»««**» « А"» *•••«««•• »A« ««?««G«« *•« « • »»G«»«?*** * « » #?« * • « » 9 AluYb8 ....T....A.................................A.. .........С.......G........ .G..,. . ............

181 263 г AluJ .............G.........G.........TC....C............T....................—..........

2 AluSx gctgaggcaggagaaxcckttgaacccgggaggcggaggttgcagtgagccgagaxcgcgccactgcactcca-------gcctgggcga

3 AluSq ......................................................................................A.

4 AlttSp ...........................................G...................T........................A.

5 AlUSC ..........................................................................................

7 AiuYdS ««*•»«<«*»»»««• «G««G*•»M«*«*#«*i»*4**C«»««««4«**«*«i«t«iCi*«i«4iit*<êt*»

8 AluYsd »G* .G. • С•*•« » « •••*•♦«•••*« С «• * * **•••*««« • t-*"-""« «••»•«••»

9 AluYb8 ..G..G...........A......С.................Г...........G...GCAGTCCG..........

264 288

1 AluJ •«*•!»!««CiT*

2 AluSx CA-GAGCGAGACTCCGTCTCAAAAAA

3 AluSq » »A» « • • » «A* * »»**«»»»*«**»•

4 AluSp ..A......A................

5 AluSc ..-.......................

6 Alu*

1 AluYa5 ..........................

8 AluYaS ..........................

9 AluYb8 ..........................

Рисунок 2. Стандартизованная номенклатура Alu-повторов (Batzer М.А., Deininger P.L., Hellmann-Blumberg U., Jurka J., Labuda D., Rubin C.M., Schmid C.W., Zietkiewicz E., Zuckerkandl E., 1996). Показаны точечные изменения нуклеотидов в «диагностических» позициях по отношению к консенсусной последовательности, делеции и инсерции одного или нескольких нуклеотидов.

Амплификация Alu-повторов в геноме человека. Усиленная амплификация димерных Alu-повторов началась в геномах приматов приблизительно 80-100 миллионов лет назад лет в процессе их адаптивной радиации. Максимальной скорости экспансия Alu-повторов достигла предположительно 35 - 60 миллионов лет назад. Расчеты некоторых авторов показывают, что в то время у каждого новорожденного примата имелась одна новая инсерция Alu-повтора (Kapitonov and Jurka, 1996). В результате чего сформировалось основное (AluS-подсемейство) Alu-повторов. В основное семейства входят приблизительно 60 % всех Alu - повторов, представленных в геномах современных людей (Grover et al., 2004)..

Приблизительно 30 миллионов лет назад амплификация этого подсемейства Alu-повторов в геномах приматов прекратилась (Britten, 1994), возможно, из-за накопления мутаций. (Sarrowa et. al., 1997). В настоящее время Alu-повторы основного (эволюционно старого подсемейства) определяются геномах современных людей по наличию в их нуклеотидных последовательностях большого количества CpG мутаций по отношению к TpG мутациям. CpG мутации могли накопится в следствии спонтанного дезаминирования цитозина.

В это же время началось распространение в геномах приматов Alu - повторов других (эволюционно молодых) подсемейств (Matera et. al., 1990). При этом некоторые из эволюционных молодых подсемейств, например, AluYa5, начавшие свое распространение в геноме человека уже после дивергенции архантропов и человекообразных обезьян все еще способны к ретропозициям (Matera и et. al., 1990; Arcot et. al., 1995). В настоящее время только

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Казаков, Василий Иванович, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кочетов А.В., Григорович Д.А., Титов И.И., Воробьев Д.Г., Сырник О.А., Вишневский О.В., Сараи А., Колчанов Н.А. 2001. Компьютерная система mRNA-FAST (mRNA-Function, Activity, Structure). Мол. Биол. 35(6): 1039-1047.

2. Розанов Ю.М., Мамаева С.Е., Литвинчук Л.Ф., Савельева Л.Г., Гольцова Т.А. 1984. Цитология. Сравнительный кариотипический и ДНК-цитометрический анализ постоянных клеточных линий человека. 26 (9): 1079-1080.

3. Хитринская И.Ю., Степанов В.А., Пузырев В.П. 2003. Alu повторы в геноме человека. Мол. биол. 37(3): 382-391.

4. Almenoff J.S., Jurka J., Schoolnik G.K. 1994. Induction of heat-stable enterotoxin receptor activity by a human Alu repeat. J. Biol. Chem. 269: 16610-16617.

5. Alvarez R., Terrados N., Ortolano R., Iglesias-Cubero G., Reguero J.R., Batalla A., Cortina A., Fernández-García В., Rodríguez С., Braga S., Alvarez V., Coto E. 2000. Genetic variation in the renin-angiotensin system and athletic performance Eur J Appl Physiol. 82 (1-2): 117120.

6. An H.J., Lee D., Lee K.H., Bhak J. 2004. The association of Alu repeats with the generation of potential AU-rich elements (ARE) at 3' untranslated regions. BMC Genomics. 5: 97.

7. Apoil P.A., Kuhlein E., Robert A., Rubie H., Blancher A. 2007. HIGM syndrome caused by insertion of an AluYb8 element in exon 1 of the CD40LG gene. Immunogenetics. 59:17-23.

8. Arcot S.S., Wang Z., Weber J.L., Deininger P.L., Batzer M.A. 1995. Alu repeats: a source for the genesis of primate microsatellites. Genomics. 29: 136-144.

9. Babich V., Aksenov N., Alexeenko V., Oei S.L., Buchlow G., Tomilin N.

1999. Association of some potential hormone response elements in human genes with the Alu family repeats. Gene. 239: 341-349.

10. Bai M., Janicic N., Trivedi S, Quinn S.J., Cole D.E., Brown E.M., Hendy G.N. 1997. Markedly reduced activity of mutant calcium-sensing receptor with an inserted Alu element from a kindred with familial hypocalciuric hypercalcemia and neonatal severe hyperparathyroidism. J. Clin. Invest. 99:1917-1925.

11. Bailey J.A., Carrel L., Chakravarti A., Eichler E.E. 2000. Molecular evidence for a relationship between LINE-1 elements and X chromosome inactivation: the Lyon repeat hypothesis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 97: 6634-6639.

12. Bartel D.P. 2004. MicroRNAs: genomics, biogenesis, mechanism, and function. Cell. 116: 281-297.

13. Batzer M.A., Deininger P.L. 2002. Alu repeats and human genomic diversity. Nat. Rev. Genet. 3: 370-379.

14. Batzer M.A., Deininger P.L., Hellmann-Blumberg U., Jurka J., Labuda D., Rubin C.M., Schmid C.W., Zietkiewicz E., Zuckerkandl E. 1996. Standardized nomenclature for Alu repeats. J. Mol. Evol. 42: 3-6.

15. Bentwich I., Avniel A., Karov Y., Aharonov R., Gilad S., Barad O, Barzilai A., Einat P., Einav U., Meiri E., Sharon E., Spector Y., Bentwich Z. 2005. Identification of hundreds of conserved and nonconserved human microRNAs. Nat. Genet. 37: 766-770.

16. Bianchi D.W., Flint A.F., Pizzimenti M.F., Knoll J.H., Latt S.A. 1990. Isolation of fetal DNA from nucleated erythrocytes in maternal blood. Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 87: 3279-3282.

17. Bird A. 2002. DNA methylation patterns and epigenetic memory. Genes Dev. 16: 6-21.

18. Boeke J.D. 1997. LINEs and Alus-the polyA connection. Nat. Genet. 16: 6-7.

19. Blonden L.A., Terwindt G.M., Den-Dunnen J.T., Van Ommen G.J.

1994 A polymorphic STS in intron 44 of the dystrophin gene. Hum Genet. 93: 479-480.

20. Botto M., Fong K.Y., So A.K., Barlow R., Routier R., Morley B.J., Walport M.J. 1992. Homozygous hereditary C3 deficiency due to a partial gene deletion. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 89: 4957-4961.

21. Bouchet C., Vuillaumier-Barrot S., Gonzales M., Boukari S., Bizec C.L., Fallet C., Delezoide A.L., Moirot H, Laquerriere A. Encha-Razavi F., Durand G., Seta N. 2007. Detection of an Alu insertion in the POMT1 gene from three French Walker Warburg syndrome families. Mol. Genet. Metab. 90: 93-96.

22. Brini A.T., Lee G.M., Kinet J.P. 1993. Involvement of Alu sequences in the cell-specific regulation of transcription of the gamma chain of Fc and T cell receptors. J. Biol. Chem. 268:1355-1361.

23. Britten R.J., Baron W.F., Stout D., Davidson E.H. 1988. Sources and evolution of human Alu repeated sequences. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 85: 4770-4774.

24. Britten R.J. 1994. Evolutionary selection against change in many Alu repeat sequences interspersed through primate genomes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 91: 5992-5996.

25. Carrel L., Park C., Tyekucheva S., Dunn J., Chiaromonte F., Makova K.D. 2006. Genomic environment predicts expression patterns on the human inactive X chromosome. PLoS Genet. 2: e151.

26. Carrel L., Willard H.F. 2005. X-inactivation profile reveals extensive variability in X-linked gene expression in females. Nature. 434: 400404.

27. Chureau C., Prissette M., Bourdet A., Barbe V., Cattolico L., Jones L., Eggen A., Avner P., Duret L. 2002. Comparative sequence analysis of the X-inactivation center region in mouse, human, and bovine. Genome Res. 12: 894-908.

28. Claverie-Martin F., Flores C., Anton-Gamero M., Gonzalez-Acosta H.,

García-Nieto V. 2005. The Alu insertion in the CLCN5 gene of a patient with Dent's disease leads to exon 11 skipping. J. Hum. Genet. 50: 370374.

29. Cost G.J., Feng Q., Jacquier A., Boeke J.D. 2002. Human L1 element target-primed reverse transcription in vitro. EMBO J. 21: 5899-5910.

30. Csankovszki G., Nagy A., Jaenisch R. 2001. Synergism of Xist RNA, DNA methylation, and histone hypoacetylation in maintaining X chromosome inactivation. J. Cell. Biol. 153: 773-784.

31. Deininger P.L., Batzer M.A. 1999. Alu repeats and human disease. Mol. Genet. Metab. 67: 183-193.

32. Deininger P.L., Batzer M.A., Hutchinson C.A., Edgel M.N. 1992. Master genes in mammalian repetitive DNA amplification. Trends Genet. 8: 307-311.

33. Deininger P.L., Batzer M.A. 2002. Mammalian retroelements. Genome Res. 12: 1455-1465.

34. Devlin R.H., Deeb S., Brunzell J., Hayden M.R. 1990. Partial gene duplication involving exon-Alu interchange results in lipoprotein lipase deficiency. Am. J. Hum. Genet. 46:112-119.

35. Dewannieux M., Esnault C., Heidmann T. 2003. LINE-mediated retrotransposition of marked Alu sequences. Nat. Genet. 35: 41-48.

36. Fornasari D., Battaglioli E., Flora A., Terzano S., Clementi F. 1996. Structural and functional characterization of the human alpha3 nicotinic subunit gene promoter. Mol. Pharmacol. 51: 250-261.

37. Fukao T., Zhang G., Aoki Y., Arai T., Teramoto T., Kaneko H., Sugie H., Kondo N. 2007. Identification of Alu-mediated, large deletion-spanning introns 19-26 in PHKA2 in a patient with X-linked liver glycogenosis (hepatic phosphorylase kinase deficiency). Mol Genet Metab. 92:179-182.

38. Ganguly A., Dunbar T., Chen P., Godmilow L., Ganguly T. 2003. Exon skipping caused by an intronic insertion of a young Alu Yb9 element

leads to severe hemophilia A. Hum. Genet. 113: 348-352.

39. Gardiner-Garden M., Frommer M. 1987. CpG islands in vertebrate genomes. J. Mol. Biol. 196: 261-282.

40. Gayagay G., Yu B., Hambly B., Boston T., Hahn A., Celermajer D.S., Trent R.J. 1998. Elite endurance athletes and the ACE I allele-the role of genes in athletic performance. Hum. Genet. 103 (1): 48-50.

41. Gebow D., Miselis N., Liber H.L. 2000. Homologous and nonhomologous recombination resulting in deletion: effects of p53 status, microhomology, and repetitive DNA length and orientation. Mol. Cell Biol. 20: 4028-4035.

42. Goodyer C.G., Zheng H., Hendy G.N. 2001. Alu elements in human growth hormone receptor gene 5' untranslated region exons. J. Mol. Endocrinol. 27: 357-366.

43. Greally J.M. 2002. Short interspersed transposable elements (SINEs) are excluded from imprinted regions in the human genome. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 99: 327-332.

44. Grover D., Majumder P.P., B Rao C., Brahmachari S.K., Mukerji M.

2003. Nonrandom distribution of alu elements in genes of various functional categories: insight from analysis of human chromosomes 21 and 22. Mol. Biol. Evol. 20: 1420-1424.

45. Grover D., Mukerji M., Bhatnagar P., Kannan K., Brahmachari S.K.

2004. Alu repeat analysis in the complete human genome: trends and variations with respect to genomic composition. Bioinformatics. 20: 813-817.

46. Grover D., Kannan K., Brahmachari S.K., Mukerji M. 2005. ALU-ring elements in the primate genomes. Genetica. 124: 273-289.

47. Gu Y., Kodama H., Watanabe S. Kikuchi N., Ishitsuka I., Ozawa H. Fujisawa C., Shiga K. 2007. The first reported case of Menkes disease caused by an Alu insertion mutation. Brain Dev. 29: 105-108.

48. Hambor J.E., Mennone J., Coon M.E., Hanke J.H., Kavathas P. 1993.

Identification and characterization of an Alu-containing, T-cell-specific enhancer located in the last intron of the human CD8 alpha gene. Mol. Cell. Biol. 13: 7056-7070.

49. Hamdi H.K., Nishio H., Tavis J., Zielinski R., Dugaiczyk A. 2000. Alumediated phylogenetic novelties in gene regulation and development. J. Mol. Biol. 299: 931-939.

50. Hammer M.F., Horai S. 1995. Y chromosomal DNA variation and the poepling of Japan. Am. J. Hum. Genet. 56: 951-962.

51. Hansen R.S., Stoger R., Wijmenga C., Stanek A.M., Canfield T.K., Luo P., Matarazzo M.R., D'Esposito M., Feil R., Gimelli G., Weemaes C.M., Laird C.D., Gartler S.M. 2000. Escape from gene silencing in ICF syndrome: evidence for advanced replication time as a major determinant. Hum. Mol. Genet. 9: 2575-2587.

52. Harteveld K.L., Losekoot M., Fodde R., Giordano P.C., Bernini L.F. 1997. The involvement of Alu repeats in recombination events at the alpha-globin gene cluster: characterization of two alphazero-thalassaemia deletion breakpoints. Hum. Genet. 99: 528-834.

53. Has C., Wessagowit V., Pascucci M., Baer C., Didona B., Wilhelm C., Pedicelli C., Locatelli A., Kohlhase J., Ashton G.H., Tadini G., Zambruno G., Bruckner-Tuderman L., McGrath J.A., Castiglia D. 2006. Molecular basis of Kindler syndrome in Italy: novel and recurrent Alu/Alu recombination, splice site, nonsense, and frameshift mutations in the KIND1 gene. J. Invest. Dermatol. 126:1776-1783.

54. Hasler J., Samuelsson T., Strub K. 2007. Useful 'junk': Alu RNAs in the human transcriptome. Cell. Mol. Life Sci. 64:1793-1800.

55. Hay J.G., Daniel C., Chu C.S., Crystal R.G. 1995. Human CC10 gene expression in airway epithelium and subchromosomal locus suggest linkage to airway disease. Am. J. Physiol. 268: 565-575.

56. Hewitt J. 1995. Sources of variance affecting receipt of aggression. Percept Mol. Skills. 81: 751-754.

57. Hilgard P., Huang T., Wolkoff A.W., Stockert R.J. 2002. Translated Alu sequence determines nuclear localization of a novel catalytic subunit of casein kinase 2. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 283: 472-C483.

58. Hori T., Tomatsu S., Nakashima Y., Uchiyama A., Fukuda S., Sukegawa K., Shimozawa N., Suzuki Y., Kondo N., Horiuchi T., et al. 1995. Mucopolysaccharidosis type IVA: common double deletion in the N-acetylgalactosamine-6-sulfatase gene (GALNS). Genomics. 26: 535542.

59. Hu X.Y., Ray P.N., Worton R.G. 1991. Mechanisms of tandem duplication in the Duchenne muscular dystrophy gene include both homologous and nonhomologous intrachromosomal recombination. EMBO J. 10: 2471-2477.

60. Huang L.S., Ripps M.E., Korman S.H., Deckelbaum R.J., Breslow J.L. 1989. Hypobetalipo-proteinemia due to an apolipoprotein B gene exon 21 deletion derived by Alu-Alu recombination. J. Biol. Chem. 264: 11394-11400.

61. Jaenisch R., Bird A. 2003. Epigenetic regulation of gene expression: how the genome integrates intrinsic and environmental signals. Nat. Genet. 33 Suppl: 245-254.

62. Jelakovic B., Kuzmanic D., Milicic D. 2000. Am. J. Hypertens. 13:182A

63. Jurka J., Kohany O., Pavlicek A., Kapitonov V.V., Jurka M.V. 2003. Duplication, coclustering, and selection of human Alu retrotransposons. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 101:1268-1272.

64. Kanno J., Hutchin T., Kamada F., Narisawa A., Aoki Y., Matsubara Y., Kure S. 2007. Genomic deletion within GLDC is a major cause of nonketotic hyperglycinaemia. J. Med. Genet. 44: e69.

65. Kass D.H., Aleman C., Batzer M.A., Deininger P.L. 1994. Identification of a human specific Alu insertion in the factor XIIIB gene. Genetica 94(1): 1-8.

66. Kass D.H., Jamison N., Mayberry M.M., Tecle E. 2007. Identification of

a unique Alu-based polymorphism and its use in human population studies. Gene 390:146-152

67. Kazazian H.H. Jr. 2004. Mobile elements: drivers of genome evolution. Science. 303:1626-1632.

68. Kazazian H.H. Jr. 1988. L1 retrotransposons shape the mammalian genome. Science. 289:1152-1153.

69. Kim V.N. 2004. MicroRNA precursors in motion: exportin-5 mediates their nuclear export. Trends Cell. Biol. 14:156-159.

70. Kimura H., Sugaya K., Cook P.R. 2002. The transcription cycle of RNA polymerase II in living cells. J. Cell. Biol. 159: 777-782.

71. Kloor M., Sutter C., Wentzensen N., Cremer F.W., Buckowitz A., Keller M., von Knebel Doeberitz M., Gebert J. 2004. A large MSH2 Alu insertion mutation causes HNPCC in a German kindred. Hum. Genet. 115: 432-438.

72. Knebelmann B., Forestier L., Drouot L., Quinones S., Chuet C., Benessy F., Saus J., Antignac C. 1995. Splice-mediated insertion of an Alu sequence in the COL4A3 mRNA causing autosomal recessive Alport syndrome. Hum. Mol. Genet. 4: 675-679.

73. Kornreich R., Bishop D.F., Desnick R.J. 1990. Alpha-galactosidase A gene rearrangements causing Fabry disease. Identification of short direct repeats at breakpoints in an Alu-rich gene. J. Biol. Chem. 265: 9319-9326.

74. Kozak L., Hrabincova E., Kintr J., Horky O., Zapletalova P., Blahakova I., Mejstrik P., Prochazkova D. 2006. Identification and characterization of large deletions in the phenylalanine hydroxylase (PAH) gene by MLPA: evidence for both homologous and non-homologous mechanisms of rearrangement. Mol. Genet. Metab. 89: 300-309.

75. Labuda D., Zietkievicz E. 1994. Evolution of secondary structure in the family of 7SL-like RNAs. J. Mol. Evol. 39: 506-518.

76. Lander E.S. et al. 2001. Initial sequencing and analysis of the human

genome. Nature. 409: 860-921.

77. Landry J.R., Medstrand P., Mager D.L. 2001. Repetitive elements in the 5' untranslated region of a human zinc-finger gene modulate transcription and translation efficiency. Genomics. 76:110-116.

78. Laperriere D., Wang T.T., White J.H., Mader S. 2007. Widespread Alu repeat-driven expansion of consensus DR2 retinoic acid response elements during primate evolution. BMC Genomics. 8:23.

79. Le Goff W., Guerin M., Chapman M.J., Thillet J. 2003. A CYP7A promoter binding factor site and Alu repeat in the distal promoter region are implicated in regulation of human CETP gene expression. J. Lipid. Res. 44: 902-910.

80. Lehrman M.A., Goldstein J.L., Russell D.W., Brown M.S. 1987. Duplication of seven exons in LDL receptor gene caused by Alu-Alu recombination in a subject with familial hypercholesterolemia. Cell. 48: 827-835.

81. Leon S.A., Shapiro B., Sklaroff D. M., Yaros M. J. 1977. Free DNA in the Serum of Cancer Patients and the Effect of Therapy. Cancer Research. 37: 646-650.

82. Lo Y. M. D., Corbetta N.. Chamberlain P. F., Rai V., Sgaernt I. L., Redman C. W.G, Wainscoat J. S. 1997. Presence of fetal DNA in maternal plasma and serum. Lancet. 350: 485-487.

83. Luán D.D., Korman M.H., Jakubczak J.L., Eickbush T.H. 1993. Reverse transcription of R2Bm RNA is primed by a nick at the chromosomal target site: a mechanism for non-LTR retrotransposition. Cell. 72: 595-605.

84. Lyon M.F. 1998. X-chromosome inactivation: a repeat hypothesis. Cytogenet. Cell. Genet. 80:133-137.

85. Maouche L., Cartron J.P., Chretien S. 1994. Different domains regulate the human erythropoietin receptor gene transcription. Nucleic Acids Res. 22: 338-346.

86. Marcus SM Hellgren D., Lambert B., Fallstrom S.P., Wahlstrom J. 1993.

Duplication in the hypoxanthine phosphoribosyl-transferase gene caused by Alu-Alu recombination in a patient with Lesch Nyhan syndrome. Hum. Genet. 90: 477-482.

87. Markert M.L., Hutton J.J., Wiginton D.A., States J.C., Kaufman R.E.

1988. Adenosine deaminase (ADA) deficiency due to deletion of the ADA gene promoter and first exon by homologous recombination between two Alu elements. J. Clin. Invest. 81:1323-1327.

88. Matera A.G., Hellmann U., Schmid C.W. 1990. A transpositionally and

transcriptionally competent Alu sabfamily. Mol. Cell. Biol. 10: 54245432.

89. McHaffie G.S., Ralston S.H. 1995. Origin of a negative calcium response element in an ALU-repeat: implications for regulation of gene expression by extracellular calcium. Bone. 17:11-14.

90. Miki Y., Nishisho I., Horii A., Miyoshi Y., Ustunomija J., Kinzler K.W., Vofelstein B., Nakamura Y. 1992. Disruption of the ARC gene by a retrotransposal insertion of L1 sequence in a colon cancer. Cancer Res. 52: 643-645.

91. Miki Y., Katagiri T., Kasumi F., Yoshimoto T., Nakamura Y. 1996.

Mutation analysis in the BRCA2 gene in primary breast cancers. Nat. Genet. 13: 245-247.

92. Milewic D.M., Byers P.H., Reveille J., Hughes A.L., Duvic M. 1996. A

dimorphic Alu Sb-like insertion in COL3A1 is ethnic-specific. J. Mol. Evol. 42: 117-123.

93. Mitchell G.A., Labuda D., Fontaine G., Saudubray J.M., Bonnefont J.P.,

Lyonnet S., Brody L.C., Steel G., Obie C., Valle D. 1991. Splice-mediated insertion of an Alu sequence inactivates ornithine delta-aminotransferase: a role for Alu elements in human mutation. Proc. Natl. Acad. Sei. USA. 88: 815-819.

94. Montgomery H. E., Marshall R., Hemingway H., Myerson S., Clarkson

P., Dollery C., Hayward M., Holliman D. E., Jubb M., World M., Thomas E. L., Brynes A. E., Saeed N., Barnard M., Bell J. D., Prasad K., Rayson M., Talmud P. J., Humphries S. E. 1998. Human gene for physical performance. Nature. 393 (6682): 221-222.

95. Moss T.J., Wallrath L.L. 2007. Connections between epigenetic gene silencing and human disease. Mutat. Res. 618:163-174.

96. Muratani K., Hada T., Yamamoto Y., Kaneko T., Shigeto Y., Ohue T.,

Furuyama J.f Higashino K. 1991. Inactivation of the cholinesterase gene by Alu insertion: possible mechanism for human gene transposition. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 88:11315-11319.

97. Myerowitz R., Hogikyan N.D. 1987. A deletion involving Alu sequences

in the beta-hexosaminidase alpha-chain gene of French Canadians with Tay-Sachs disease. J. Biol. Chem. 262: 15396-15399.

98. Myerson S., Hemingway H., Budget R., Martin J., Humphries S.,

Montgomery H. 1999. Human angiotensin l-converting enzyme gene and endurance performance. J. Appl. Physiol. 87: 1313-1316.

99. Narita N., Nishio H., Kitoh Y., Ishikawa Y., Minami R., Nakamura H., Matsuo M. 1993. Insertion of a 5' trunkated L1 element intro the 3' end of exon 44 of the dystrophin gene resulted In skipping of the exonduring splicing in a case of Duchenne muscular dystrophy. J. Clin. Invest. 91:1862-1867.

100. Nelson D., Ledbetter S., Corfo L. 1989. Alu polymerase chain reaction: a method for rapid isolation of human-specific sequences from complex DNA sources. Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 86: 6669-6686.

101. Ng K., Pullirsch D., Leeb M., Wutz A. 2007. Xist and the order of silencing. EMBO Rep. 8: 34-39.

102. Okada N., Hamada M. 1997. The 3' ends of tRNA-derived SINEs originated from the 3' ends of LINEs: a new example from the bovine genome. J. Mol. Evol. 44 Suppl 1: S52-S56.

103. Oldridge M., Zackai E.H., McDonald-McGinn D.M., Iseki S., Morriss-

Kay G.M., Twigg S.R., Johnson D., Wall S.A., Jiang W., Theda C., Jabs E.W., Wilkie A.O. 1999. De novo alu-element insertions in FGFR2 identify a distinct pathological basis for Apert syndrome. Am. J. Hum. Genet. 64: 446-461.

104. Olds R.J., Lane D.A., Chowdhury V., De Stefano V., Leone G., Thein S.L. 1993. Complete nucleotide sequence of the antithrombin gene: evidence for homologous recombination causing thrombophilia. Biochemistry. 32: 4216-4224.

105. Olson D., Ledbetter S., Corbo L. 1989. Alu polymerase chain reaction: a method for rapid isolation of human-specific sequences from complex DNA sources. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 86: 6686-6689

106. Ottolenghi S., Giglioni B. 1982. The deletion in a type of delta 0-beta 0-thalassaemia begins in an inverted Alul repeat. Nature. 300: 770-771.

107. Perez-Stable C., Ayres T.M., Shen C.-K.J. 1984. Distinctive sequence organization and functional programming of an Alu repeat promoter. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 81: 5291 -5295.

108. Polak P., Domany E. 2006. Alu elements contain many binding sites for transcription factors and may play a role in regulation of developmental processes. BMC Genomics. 7:133.

109. Pousi B., Hautala T., Heikkinen J., Pajunen L., Kivirikko K.I., Myllyla R. 1994. Alu-Alu recombination results in a duplication of seven exons in the lysyl hydroxylase gene in a patient with the type VI variant of Ehlers-Danlos syndrome. Am. J. Hum. Genet. 55: 899-906.

110. Quentin Y. 1988. The Alu family developed through successive waves of fixation closel connected with primate lineage history. J. Mol. Evol. 27: 194-202.

111. Rigat B., Hubert C., Alhenc-Gelas F., Cambien F., Corvol P., Soubrier F. 1990. An insertion/deletion polymorphism in the angiotensin I-converting enzyme gene accounting for half the variance of serum enzyme levels. J. Clin. Invest. 86:1343-1346.

112. Richard F., Berr C., Amant C., Helbecque N., Amouyel P., Alperovitch A. 2000. Effect of the angiotensin l-converting enzyme l/D polymorphism on cognitive decline. The EVA Study Group. Neurobiology. 21:75-80.

113. Roberts R. J., Myers P.A., Morrison A., Murray K.A. 1976. A specific endonuclease from Arthrobacter luteus. J Mol Biol. 102:157-165

114. Rowe S.M.,Coughlan S.J., McKenna N.J.»Garrett E., Kieback D.G., Carney D.N., Headon D.R., 1995. Ovarian carcinoma associated Taql restriction fragment length polymorphism in intron of the progesterone receptor gene is due to an Alu sequence insertion. Cancer Res. 55: 2743-2745.

115. Roy-Engel A.M., Carroll M.L., Vogel E., Garber R.K., Nguyen S.V., Salem A.H., Batzer M.A., Deininger P.L. 2001. Alu insertion polymorphisms for the study of human genomic diversity. Genetics. 159: 279-290.

116. Roy-Engel A.M., Salem A.H., Oyeniran O.O., Deininger L., Hedges D.J., Kilroy G.E., Batzer M.A., Deininger P.L. 2002. Active Alu element "A-tails": size does matter. Genome Res. 12:1333-1344.

117. Ryan A., Baner J., Demko Z., Hill M., Sigurjonsson S., Baird M.L., Rabinowitz M. 2013. Informatics-based, highly accurate, noninvasive prenatal paternity testing. Genet Med. 15(6):473-477

118. Sainz J., Pevny L., Wu Y., Cantor C.R., Smith C.L. 1992. Distribution of interspersed repeats (Alu and Kpn) on Not I restriction fragments of human chromosome 21. Proc. Natl. Acad. Sei. USA. 89: 1080-1084.

119. Shapiro B., Chakrabarty M., Cohn E. M., Leon S. A. 1983. Determination of circulating DNA levels in patients with benign or malignant gastrointestinal disease. Cancer. 51: 2116-2120.

120. Sarrowa J., Chang D.Y., Maraia R.J. 1997. The decline in human Alu retroposition was accompanied by an asymmetric decreased expression of small cytoplasmic Alu RNA. Mol. Cell. Biol. 17: 1144-

121. Satijn D.P., Hamer K.M., den Blaauwen J., Otte A.P. 2001. The polycomb group protein EED interacts with YY1, and both proteins induce neural tissue in Xenopus embryos. Mol. Cell. Biol. 21: 13601369.

122. Sayed-Tabatabaei F.A., Oostra B.A., Isaacs A., van Duijn C.M., Witteman J.C. 2006. ACE polymorphisms. Clrc. Res. 98:1123-1133.

123. Schmid C.W. 1993. How many sourse Alu? Trends Genet. 9: 39.

124. Schollen E., Keldermans L., Foulquier F., Briones P., Chabas A., Sanchez-Valverde F., Adamowicz M., Pronicka E., Wevers R., Matthijs G. 2007. Characterization of two unusual truncating PMM2 mutations in two CDG-la patients. Mol. Genet. Metab. 90: 408-413.

125. Scholz T., Garcia, H. H., Kuchta R., Wicht B. 2009. Update on the human broad tapeworm (genus diphyllobothrium), including clinical relevance. Clinical Microbiology Reviews. 22:146-160.

126. Scofield M.A., Xiong W., Haas M.J., Zeng Y., Cox G.S. 2000. Sequence analysis of the human glycoprotein hormone alpha-subunit gene 5'-flanking DNA and identification of a potential regulatory element as an alu repetitive sequence. Biochim. Biophys. Acta. 1493: 302-318.

127. Shen M.R., Brosius J., Deininger P.L. 1991. Evolution of the master Alu gene(s). J. Mol. Evol. 33: 311-320.

128. Simpson J. L., Elias S. 1993. Isolating fetal cells from maternal blood. Advances in prenatal diagnosis through molecular technology. JAMA. 270(19): 2357-2361.

129. Smith K.P., Byron M., Clemson C.M., Lawrence J.B. 2004. Ubiquitinated proteins including uH2A on the human and mouse inactive X chromosome: enrichment in gene rich bands. Chromosoma. 113: 324-335.

130. Sobczak K., Krzyzosiak W.J. 2002. Structural determinants of BRCA1

translational regulation. J. Biol. Chem. 277:17349-17358.

131. Sorek R., Ast G., Graur D. 2002. Alu-containing exons are alternatively spliced. Genome Res. 12: 1060-1067.

132. Stoppa-Lyonnet D., Carter P.E., Meo T., Tosi M. 1990. Clusters of intragenic Alu repeats predispose the human C1 inhibitor locus to deleterious rearrangements. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 87: 15511555.

133. Stuart J.J., Egry L.A., Wong G.H., Kaspar R.L. 2000. The 3' UTR of human MnSOD mRNA hybridizes to a small cytoplasmic RNA and inhibits gene expression. Biochem. Biophys. Res. Commun. 274: 641648.

134. Taylor R. R., Mamotte C. D. S., Fallon K, Bockxmeer F. M. 1999. Elite athletes and the gene for angiotensin-converting enzyme. J. Appl. Physiol. 87: 1035-1037.

135. Thorey I.S., Cecena G., Reynolds W., Oshima R.G. 1993. Alu sequence involvement in transcriptional insulation of the keratin 18 gene in transgenic mice. Mol. Cell. Biol. 13: 6742-6751.

136. Tighe P.J., Stevens S.E., Dempsey S., Le Deist F., Rieux-Laucat F., Edgar J.D. 2002. Inactivation of the Fas gene by Alu insertion: retrotransposition in an intron causing splicing variation and autoimmune lymphoproliferative syndrome. Genes Immun. 3 Suppl 1: S66-S70.

137. Tishkoff S.A., Ruano G., Kidd J.R., Kidd K.K. 1996. Distribution and frequency of a polymorphic Alu insertion at the plasminogen activator locus in humans. Hum. Genet. 97: 759-764.

138. Tiret L., Rigat B., Visvikis S., Breda C., Corvol P., Cambien F., Soubrier F. 1992. Evidence, from combined segregation and linkage analysis, that a variant of the angiotensin l-converting enzyme (ACE) gene controls plasma ACE levels. Am. J. Hum.Genet.51:197-205.

139. Tomilin N.V. 1999. Control of genes by mammalian retroposons. Int.

Rev. Cytol. 186:1-48.

140. Tsuchiya K.D., Greally J.M., Yi Y., Noel K.P., Truong J.P., Dlsteche C.M. 2004. Comparative sequence and x-inactivation analyses of a domain of escape in human xp11.2 and the conserved segment in mouse. Genome Res. 14:1275-1284.

141. Ullu E, Murphy S, Melli M. 1982. Human 7SL RNA consists of a 140 nucleotide middle-repetitive sequence inserted in an alu sequence. Cell. 29(1): 195-202.

142. Ullu E., Tschudi C. 1984. Alu sequences are processed 7 SL RNA genes. Nature. 312: 171-172.

143. Ullu E., Weiner A.M. 1984. Human genes and pseudogenes for the 7 SL components of signal recognition particle. EMBO J. 3: 3303-3310.

144. Vidaud D., Tartary M., Costa J.M., Bahnak B.R., Gispert-Sanchez S., Fressinaud E., Gazengel C., Meyer D., Goossens M., Lavergne J.M., et al. 1993. Nucleotide substitutions at the -6 position in the promoter region of the factor IX gene result in different severity of hemophilia B Leyden: consequences for genetic counseling. Hum. Genet. 91: 241244.

145. Waterston R.H., Lindblad-Toh K., Birney E. et al. 2002. Initial sequencing and comparative analysis of the mouse genome. Nature. 420: 520-562.

146. Weber M., Hellmann I., Stadler M.B., Ramos L.f Paabo SM Rebhan M., Schubeler D. 2007. Distribution, silencing potential and evolutionary impact of promoter DNA methylation in the human genome. Nat. Genet. 39: 457-466.

147. Wild K., Halic M., Sinning I., Beckmann R. 2004. SRP meets the ribosome. Nat. Struct. Mol. Biol. 11:1049-1053.

148. Wilkinson F.H., Park K., Atchison M.L. 2006. Polycomb recruitment to DNA in vivo by the YY1 REPO domain. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 103: 19296-19301.

149. Wilson G.M., Vasa M.Z., Deeley R.G. 1998. Stabilization and cytoskeletal-association of LDL receptor mRNA are mediated by distinct domains in its 3' untranslated region. J. Lipid. Res. 39: 10251032.

150. Woods D. R., Humphries S. E., Montgomery H. E. 2000. The ACE l/D polymorphism and human physical performance. Trends Endocrinol. Metab. 11:416-420.

151. Wu J., Grindlay G.J., Bushel P., Mendelsohn L., Allan M. 1990. Negative regulation of the human epsilon-globin gene by transcriptional interference: role of an Alu repetitive element. Mol. Cell. Biol. 10: 1209-1216.

152. Xing J., Hedges D.J., Han K., Wang H., Cordaux R., Batzer M.A. 2004. Alu element mutation spectra: molecular clocks and the effect of DNA methylation. J. Mol. Biol. 344: 675-682.

153. Xu G.F., Nelson L., O'Connell P., White R. 1991. An Alu polymorphism intragenic to the neurofibromatosis type 1 gene (NF1). Nucleic Acids Res. 19: 3764.

154. Yi P., Zhang W., Zhai Z., Miao L., Wang Y., Wu M. 2003. Bcl-rambo beta, a special splicing variant with an insertion of an Alu-like cassette, promotes etoposide- and Taxol-induced cell death. FEBS Lett. 534: 61-68.

155. Zhang G., Fukao T., Sakurai S., Yamada K., Michael Gibson K., Kondo N. 2006. Identification of Alu-mediated, large deletion-spanning exons 2-4 in a patient with mitochondrial acetoacetyl-CoA thiolase deficiency. Mol. Genet. Metab. 89: 222-226.

156. Zhong N., Kajanoja E., Smits B., Pietrofesa J., Curley D., Wang D., Ju W., Nolin S., Dobkin C., Ryynanen M., Brown W.T. 1996. Fragile X founder effects and new mutations in Finland. Am. J. Med. Genet. 64: 226-233.