Дієтологічне регулювання експресії генів окисного стресу у свиней - PDF
1 Регулювання експресії генів окисного стресу у свиней під впливом дієти Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора rerum naturalium (доктор рен. Наук.) Факультету математики та природничих наук Ростокського університету, представлена Біанка Куртс-Еберт, народилася 19 Лютий 1975 р. У Нойндорфі з Клінгендорфу Росток,
2 2 Рецензент: проф. Д-р Манфред Шверін Науково-дослідний інститут біології сільськогосподарських тварин (FBN) Правління/Відділ Функціональний аналіз геному Вільгельм-Шталь-Аллі Даммерсторф Проф. Родстокський університет Едди Зігль Відділ біології Інститут клітинної біології та технологій біосистем Відділ генетики/імунобіології Альберт-Ейнштейн-Стрік Росток Дата захисту: 14 січня 2007 р.
3 ЗМІСТ Список абревіатур Список малюнків Список таблиць Вступ Стан досліджень Харчовий вплив метаболізму та здоров'я Пренатальне метаболічне програмування Раннє постнатальне метаболічне програмування Причини стійких фізіологічних та метаболічних змін Спадкові можливості Програмування обміну речовин Метилювання ДНК Механізм функціонування ДНК Метеометрія ДНК Метеометалічна ДНК Механічна ДНК Механічна ДНК Механічна ДНК Механічна ДНК Механічна Механізм Механічна ДНК Механічна Механізм Механічна ДНК Механічна Механізм ДНК Метеометалічна ДНК Механічна ДНК Механічна Механічна Механізм ДНК Метеометалічна ДНК Механічна Механізм ДНК Метеометалічна ДНК Механічна Механізм ДНК Механічна ДНК Механізм інактивації генів за допомогою хроматину, що моделює метилювання ДНК як можливий молекулярний механізм стійких до дієти стійких метаболічних ефектів Завдання Матеріал та методи Експериментальний підхід: Дієти та тварини Виділення нуклеїнових кислот Виділення РНК Виділення геномної ДНК
5 Зміст 5 6. Обговорення Тривалі зміни, пов’язані з дієтою, у метилюванні ДНК на окислювальний стрес - механізм стійких змін експресії генів Резюме Резюме Бібліографія Додаток 149 A. Джерела постачання A.1 Обладнання A.2 Біологічні речовини, хімічні речовини, розчини та буфери
7 СПИСОК СКОРОЧЕНЬ AARE Елемент реакції амінокислот AC Ацетилювання Acc. Номер приєднання AP1 Активатор Білок 1 BHMT bp Бетаїн-Гомоцистеїн-Метилтрансфераза Основні пари CAS CANX cdna CpG Казеїн Калнексин Копія Дезоксирибонуклеїнова кислота Цитозин-фосфатидил-гуанозин ddh2o подвійна дистильована вода ДНК-дегидрохлорид ДНК-дигидрохлорид -Метилтрансфераза dpm-точок в хвилину dntp (datp, dctp, дезоксирибонуклеозид-5-трифосфат dgtp, dttp) (A = аденозин, C = цитозин, G = гуанозин, T = тимідин) DTT дитиотрейтол [3H] dctp-дезоксицитидидин тетранатрієва сіль, [5,5 3Н] ЕДТА етилендіамін тетраацетат
8 8 Список скорочень FBN FDR FP Науково-дослідний інститут біології сільськогосподарських тварин Fals Discovery Швидкість подачі Період GSTA1 GR глутатіон-S-трансферази A1 глюкокортикоїди Receptor HDAC гістондеацетілазу HDL ліпопротеїнів високої щільності HMT гістонів метилтрансфераза HP1 Shock ICF Транскрипція Фактор 1 Тепловий ІФР HSP тепла Protein 1 HSF тепла 1 HSP тепла Імунодефіцит Центромерна область Нестабільність та аномалії обличчя Інсуліноподібний фактор росту kb Кілобаза (n) LB LDL LT Luria Bertani Низька щільність Ліпопротеїни Дні життя MBD MeCP mrna MS MSRA MTF 5MTHF Метильно-зв'язуючий домен Метил-CpG-Зв'язуючі білки Помісник Амінокислота Зміщувач кислоти Редуктаза А метилтрансфераза 5метил тетрагідрофолат NfκB Ядерний фактор κb
9 Список абревіатур 9 OATP2 Органічний аніонний транспортний поліпептид 2 PAC PCR P1 Штучна хромосомна полімеразна ланцюгова реакція Repr. ROS об/хв RT Репресор CAR1- фактор, реактивний кисень, кількість раундів в хвилину Зворотна транскрипція SAM S-Adenosylmethionine SP1 Specificity protein 1 SPI Соєвий протеїн TEMF TEMF TEMF TEMF TEMF TEMF TEMF TEMF TEMF TEMF TEMED TFF TEMF TEMF TEMF TEMED TFF TEMF TEMF TEMF TEMF TEMF TEMF TEMED TFED N, N, N Фактор транскрипції тетраметилетилендіаміну Тріс- (гідроксиметил) -амінометан USF URS Елемент відповіді на висхідному потоці Послідовність репресії вище за течією Дріжджі Штучна хромосома
10 10 Список скорочень
11 СПИСОК ФІГУР 2.1 Вплив харчування матері на розвиток плода та вплив на захворювання в пострепродуктивній фазі життя Фізіологічні зміни, що призводять до метаболічного програмування, та хвороби в пострепродуктивній фазі життя Окислювальний стрес - потенційний механізм довготривалих метаболічних змін, пов'язаних з харчуванням Метилювання цитозину Процес метилювання ДНК Метаболізм метильної групи Амінокислота білків у експериментальних дієтах CAS та SPI Дієти та тварини Приклад кривої температури бімодального плавлення Схематичне зображення послідовності модифікованої бісульфітом геномної ДНК Нитки ДНК вже не доповнюють після обробки бісульфітом Хімічна послідовність індукованого бісульфітом гідролітичного дезамінування цитозину на урацил Принцип Піросеквенційна пірограма Середня вага (кг) тварин у відповідній групі годування до початку F випробування на годування та після окремих періодів годування Рівні транскрипції печінки генів реакції на окислювальний стрес після чотирьох тижнів годування дієтою SPI з подальшим переходом на дієту CAS порівняно з контрольною групою CAS
13 СПИСОК ТАБЛИЦ 2.1 Ефекти онтогенетично раннього обмеження білка Розвиток та специфічні для тканини зміни метилювання та їх вплив на синдром експресії та рак, що виникають внаслідок несправностей метилювання в механізмі імпринтування. Приклади розвитку пухлини через гіперметилювання ДНК та пов'язану з цим інактивацію пухлин - ПЛР-цикл гена-супресора для секвенування з циклом ПЛР LICOR LightCycler для ампліфікації циклу ПЛР 5-го продукту для ампліфікації обробленої бісульфітом ДНК Виділення клонів GSTA1-PAC Праймери, що використовуються для вимірювання швидкості транскрипції Праймери, що використовуються для секвенування 5-неперекладеної області. Праймери, що використовуються для ампліфікації продуктів ПЛР. Праймери, що використовуються для секвенування сайтів метилювання. Праймери, що використовуються для ідентифікації 5-неперекладеної області. Кореляція коефіцієнти від рівня транскрипції печінки досліджуваних генів та маси тіла свиней. 76
14 14 Список таблиць
21 2.1. Вплив поживної речовини на метаболізм та здоров’я 21 Рис. 2.2: Фізіологічні зміни, які можуть призвести до метаболічного програмування та захворювань у післярепродуктивному періоді життя. Недоїдання до та після рання може призвести до зміни концентрації гормонів, що може призвести до постійних метаболічних адаптацій. Явище пов'язаних з дієтою фізіологічних довгострокових ефектів забезпечує виживання в несприятливих харчових умовах, хоча програмування може мати негативні наслідки для здоров'я в пострепродуктивну фазу життя [9, 44].
24 24 2. Стан досліджень Рис. 2.3: Окислювальний стрес - потенційний механізм довготривалих метаболічних змін, пов’язаних з дієтою Дієта на основі соєвого білка (SPI), яка характеризується незбалансованим вмістом амінокислот, спричиняє підвищену експресію окисних генів у печінці вирощуваних свиней Реакція на стрес внаслідок індукції окисного стресу [25, 51, 95].
31 2.2. Метилювання ДНК: можливий механізм метаболічного програмування 31 Таблиця 2.4: Приклади розвитку пухлини через гіперметилювання ДНК та пов’язану з цим інактивацію супресорних генів пухлини Супресор пухлини Тип (и) пухлини Посилання P16 Карцинома ротової порожнини [185] p57kip2 Легенева u.brustkrebs [186] RASSF1A канцероген гліоми, рак молочної залози [187, 188] карцинома нирок [189] p16/rassf1a/hmhl1 внутрішньо- і позапечінкові [190] GSTP холангіокарцинома APC рак молочної залози [188] DAP кіназа молочної залози [191] hdab2ip ] Рак товстої кишки Runx3 [192] ЛЕКЕМІЯ EXT1, рак шкіри [193] Рак молочної залози PTEN [194] Рак шлунка LOX [195] Рис. 2.4: Метилювання цитозину ДНК-метилтрансфераза каталізує перенесення метильної групи в цитозин. Утворюється 5-метилцитозин.