Регулиране на експресията на гени за оксидативен стрес при прасета под влияние на диета - PDF
1 Диета, повлияна от регулацията на експресията на гените на оксидативен стрес при свинете Дисертация за получаване на академична степен rerum naturalium (Dr. rer. Nat.) На Факултета по математика и естествени науки в Университета в Росток, представена от Bianka Kurts-Ebert, род. на 19 февруари 1975 г. в Нойндорф от Клингендорф Росток,
2 2 Рецензент: проф. Д-р Манфред Шверин Изследователски институт за биология на селскостопански животни (FBN) Съвет/отдел Функционален анализ на генома Вилхелм-Щал-Але Дъммерсторф Проф. Edda Siegl University of Rostock Department of Biology Inst. F. Клетъчна биология и технология на биосистемите Катедра по генетика/имунобиология Albert-Ainstein-Str Rostock Дата на защита: 14 януари 2007 г.
3 СЪДЪРЖАНИЕ Списък на съкращенията Списък на фигурите Списък на таблиците Въведение Състояние на изследванията Хранително въздействие върху метаболизма и здравето Пренатално метаболитно програмиране Ранно постнатално метаболитно програмиране Причини за трайни физиологични и метаболитни промени Наследяване на метаболитно програмиране ДНК Метилиране Възможен механизъм на метаболитно програмиране ДНК Метаметил Програмиране ДНК Метаметил Програмиране ДНК Метаметил Програмиране Метаболитно програмиране Механизъм на инактивация на гени чрез моделиране на хроматин ДНК метилиране като възможен молекулярен механизъм за свързани с диетата трайни метаболитни ефекти Задача Материал и методи Експериментален подход: Диети и животни Изолиране на нуклеинови киселини Изолация на РНК Изолиране на геномна ДНК
5 Съдържание 5 6. Дискусия Свързани с диетата дълготрайни промени в реакцията на оксидативен стрес ДНК метилиране - механизъм на постоянни промени в експресията на гени Резюме Резюме Библиография Приложение 149 А. Източници на доставка A.1 Оборудване A.2 Биологични вещества, химикали, разтвори и буфери
7 СПИСЪК НА СЪКРАЩЕНИЯТА AARE Елемент за реакция на аминокиселини AC Ацетилиране Acc. Номер на присъединителен номер AP1 Активатор Протеин 1 BHMT bp Бетаин-хомоцистеин-метилтрансфераза Основни двойки CAS CANX cdna CpG Казеин Калнексин Копие Дезоксирибонуклеинова киселина Цитозин-фосфатидил-гуанозин ddh2o двойно дестилирана вода ДДНТД-диклеокислот ДНК-диклеокислот-ДНК-диклоксид -Метилтрансфераза dpm точки в минута dntp (datp, dctp, дезоксирибонуклеозид-5-трифосфат dgtp, dttp) (A = аденозин, C = цитозин, G = гуанозин, T = тимидин) DTT дитиотреитол [3H] dctp 5-дезоксицитидидин dctp тетранатриева сол, [5.5 3Н] EDTA етилендиамин тетраацетат
8 8 Списък на съкращенията FBN FDR FP изследователски институт за биологията на Ферма Fals Discovery скорост на захранване Период GSTA1 GR глутатион-S-трансфераза А1 глюкокортикоиден рецептор HDAC хистонова деацетилаза HDL липопротеините с висока плътност HMT Histonmethyltransferase HP1 Shock ICF транскрипционен фактор 1 Загрява IGF HSP топлина протеин 1 HSF топлина Имунодефицит Центромерен регион Нестабилност и аномалии на лицето Инсулиноподобен фактор на растеж kb Килобаза (n) LB LDL LT Luria Bertani Липопротеини с ниска плътност Дни на живот MBD MeCP mrna MS MSRA MTF 5MTHF Метил-свързващ домен Methyl-CpG-Свързващи протеини Mindhontine Mind-Mint Редуктаза А метилтрансфераза 5 метил тетрахидрофолат NfκB Ядрен фактор κb
9 Списък на съкращенията 9 OATP2 Органичен анионен транспортен полипептид 2 PAC PCR P1 Изкуствена хромозомна полимеразна верижна реакция Repr. ROS rpm RT Репресор на CAR1- фактор реактивен кислород Видове кръгове в минута Обратна транскрипция SAM S-Adenosylmethionine SP1 Specificity protein 1 SPI TEM протеин TEMED TEMF TEMF TEMF TEMF TEMF TEMF TEMF TEMF TEMF TEMF TEMF TEMF TEMF TEMF TEMF TEMF TEMF TEMF TEMF TEMF TEMF TEM TED TFF N, N, N Тетраметилетилендиамин Транскрипционен фактор Трис- (хидроксиметил) -аминометан USF URS Елемент на отгоре нагоре по веригата Реакция на репресия нагоре по веригата YAC Дрожди Изкуствена хромозома
10 10 Списък на съкращенията
11 СПИСЪК НА ФИГУРИТЕ 2.1 Влияние на храненето на майката върху развитието на плода и ефекти върху болестите в пострепродуктивната фаза на живота Физиологични промени, които водят до метаболитно програмиране и заболявания в пострепродуктивната фаза на живота Оксидативен стрес - потенциален механизъм за свързани с храненето дългосрочни метаболитни промени Цитозин метилиране Процесът на метилиране на ДНК Метилна група Метаболизъм Аминокиселина на протеини в експерименталните CAS и SPI диети Диети и животни Пример за бимодална крива на температурата на топене Схематично представяне на последователността на модифицирана от бисулфит геномна ДНК Веригите на ДНК вече не са допълващи след третиране с бисулфит Химическа последователност на индуцирано от бисулфит хидролитично дезаминиране на цитозин към урацил Пиросеквенираща пирограма Средно тегло (kg) на животните в съответната група за хранене преди началото на F изпитване за хранене и след отделните периоди на хранене Чернодробни транскрипционни нива на гени на реакцията на оксидативен стрес след четири седмици хранене с диета SPI с последващо преминаване обратно към CAS диета в сравнение с контролната група CAS
13 СПИСЪК НА ТАБЛИЦИТЕ 2.1 Ефекти от онтогенетично ранно ограничаване на протеините Развитие и специфични за тъканите промени в метилирането и тяхното влияние върху експресионните синдроми и ракови заболявания, причинени от дефекти в метилирането в механизма за импринтиране Примери за развитие на тумори поради ДНК хиперметилиране и свързаното с тях инактивиране на тумори - Супресорен ген PCR цикъл за секвениране с LICOR LightCycler PCR цикъл PCR цикъл за усилване на 5-расов продукт PCR цикъл за амплифициране на обработена с бисулфит ДНК Изолация на клонове GSTA1-PAC Праймери, използвани за измерване на скоростите на транскрипция Праймери, използвани за секвениране на 5-нетранслираната област. Грундове, използвани за амплифициране на PCR продукти. Грундове, използвани за секвениране на местата на метилиране. Грундове, използвани за идентифициране на 5-нетранслираната област. Корелация коефициенти от нивото на чернодробна транскрипция на изследваните гени и телесната маса на прасетата. 76
14 14 Списък на таблици
21 2.1. Хранително въздействие върху метаболизма и здравето 21 Фиг. 2.2: Физиологични промени, които могат да доведат до метаболитно програмиране и заболявания в пострепродуктивната фаза на живота. Пред- и ранното постнатално недохранване може да доведе до промени в концентрациите на хормони, което може да доведе до постоянни метаболитни адаптации. Феноменът на свързани с диетата физиологични дългосрочни ефекти осигурява оцеляване при неблагоприятни хранителни условия, въпреки че програмирането може да има отрицателни ефекти върху здравето в пострепродуктивната фаза на живота [9, 44].
24 24 2. Състояние на изследванията Фиг. 2.3: Оксидативен стрес - потенциален механизъм за свързани с диетата дългосрочни метаболитни промени Диета, основана на соев протеин (SPI), която се характеризира с небалансирано съдържание на аминокиселини, причинява повишена експресия на окислителни гени в черния дроб на растящите свине Реакция на стрес поради индуцирането на оксидативен стрес [25, 51, 95].
31 2.2. ДНК метилиране: възможен механизъм на метаболитно програмиране 31 Таблица 2.4: Примери за развитие на тумор чрез ДНК хиперметилиране и свързаното с това инактивиране на туморни супресорни гени Туморен супресор Туморен тип (и) Реф. P16 Орален карцином [185] p57kip2 Белодробен u.brustkrebs [186] RASSF1A глиома канцероген, рак на гърдата [187, 188] бъбречно-клетъчен карцином [189] p16/rassf1a/hmhl1 интра- и екстрахепатална [190] GSTP холангиокарцином APC рак на гърдата [188] DAP киназа рак на гърдата [191] hdab2ip ] Runx3 рак на дебелото черво [192] EXT1 левкемия, рак на кожата [193] PTEN рак на гърдата [194] LOX рак на стомаха [195] Фиг. 2.4: Метилиране на цитозин ДНК метил трансферазата катализира трансфера на метиловата група към цитозин. Образува се 5-метилцитозин.