Научная статья на тему 'Степень метилирования ДНК промоторной области CBF-гена цветной капусты Brassica oleracea L. при различных температурных условиях выращивания'

Степень метилирования ДНК промоторной области CBF-гена цветной капусты Brassica oleracea L. при различных температурных условиях выращивания Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
188
55
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МЕТИЛИРОВАНИЕ ДНК / ГЕНЫ ТРАНСКРИПЦИОННЫХ ФАКТОРОВ / ХОЛОДОВАЯ АККЛИМАЦИЯ РАСТЕНИЙ / DNA METHYLATION / GENES OF TRANSCRIPTION FACTORS / COLD ACCLIMATION OF PLANTS

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Гималов Ф. Р., Фарафонтов Д. С., Матниязов Р. Т., Чемерис А. В.

В промоторном участке CBF–гена капусты Brassica oleracea L. у проростков, прошедших этап закаливания, затем выращиваемых в благоприятных температурных условиях, определены метилированные цитозины. Показано, что содержание метилицитозинов в последовательности ДНК промотора CBF-генов, снижающееся у растений, прошедших этап холодового закаливания, при снятии стрессовых условий частично возвращается на исходный уровень.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — Гималов Ф. Р., Фарафонтов Д. С., Матниязов Р. Т., Чемерис А. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

LEVEL OF METHYLATION OF CBF-LIKE GENE PROMOTER OF CAULIFLOWER (BRASSICA OLERACEA L.) GROWN UNDER VARIOUS TEMPERATURE CONDITIONS

It has been shown that the level of cytosine methylation reduced in CBF gene promoters of cold acclimated plants partly returns to initial level under non-stressed temperature conditions.

Текст научной работы на тему «Степень метилирования ДНК промоторной области CBF-гена цветной капусты Brassica oleracea L. при различных температурных условиях выращивания»

УДК 577.2

СТЕПЕНЬ МЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК ПРОМОТОРНОЙ ОБЛАСТИ СЕР-ГЕНА ЦВЕТНОЙ КАПУСТЫ БЯАББТСА ОЬЕЯАСЕА Ь. ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ ВЫРАЩИВАНИЯ © Ф. Р. Гималов*, Д. С. Фарафонтов, Р. Т. Матниязов, А. В. Чемерис

Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН Россия, Республика Башкортостан, 450054 г. Уфа, пр. Октября, 71.

Е-шаИ: [email protected]

В промоторном участке СВ¥—гена капусты Brassica о1егасеа Ь. у проростков, прошедших этап закаливания, затем выращиваемых в благоприятных температурных условиях, определены метилированные цитозины. Показано, что содержание метилицитозинов в последовательности ДНК промотора СВ¥-генов, снижающееся у растений, прошедших этап холодового закаливания, при снятии стрессовых условий частично возвращается на исходный уровень.

Ключевые слова: метилирование ДНК, гены транскрипционных факторов, холодовая акклимация растений.

Введение

Многие растения проявляют способность повышать свою устойчивость к действию неблагоприятных факторов среды, активируя транскрипцию генов, вызывающих в клетке биохимические и физиологические изменения, направленные на повышение содержания растворимых белков, сахаров и других протекторных молекул. К числу факторов среды, наиболее значительно лимитирующих рост и развитие, продуктивность и географическое расселение сельскохозяйственных культур, относятся пониженные температуры. При этом разные виды растений отличаются по способности противостоять к неблагоприятному воздействию низких температур. Одним из известных адаптивных механизмов, обеспечивающих выживание растений при низкотемпературном стрессе, является холодовая акклимация, которая запускается при индукции так называемых cor (соШ-ге8рот1уе)-генов во время экспозиции растений при низких положительных температурах [1]. Ключевую роль в индукции cor-генов играют транскрипционные факторы CBF (C-repeat binding factor), связывающиеся с CRT/DRE (C-repeat/dehydration-responsive element) элементами в промоторах этих генов [2-3]. Исследования показали, что особенности растений в развитии устойчивости к холодовому воздействию обусловлены как различиями в количестве и разнообразии генов, которые можно отнести к соответствующим CBF-регулонам, так и структурной организацией регуляторных последовательностей сог-генов, определяющей различия в экспрессии данных генов у разных растений [4-5]. Кроме того, транскрипционная активность генов может быть обусловлена и влиянием других процессов, в частности, изменением конформации хроматинового комплекса -обратимым превращением транскрипционно активного эухроматина в транскрипционно неактивный гетерохроматин, которые отличаются по степени метилирования цитозина в CG и CNG после -довательностях, уровнем ацетилирования гистонов и плотностью упаковки хроматина, меняющего доступность для РНК полимераз [6-8]. Известно, у высших растений ДНК сильно метилированы по остаткам цитозина; 5-метилцитозин локализован преимущественно в CG и CNG последовательностях с диадной симметрией [9]. Метилирование

ДНК может существенно модулироваться различными биотическими (вирусы, грибы, паразитические растения) и абиотическими факторами, влияющими на рост и развитие растений [9].

Ранее мы исследовали влияние низкой температуры на степень метилирования ДНК гена CBF капусты Brassica oleracea L. [10]. Показали, что в промоторном участке CBF-гена капусты Brassica oleracea L. у проростков, прошедших этап закаливания, происходит уменьшение степени метилирования последовательности ДНК промотора по сравнению с промоторами растений, не прошедших этап закаливания.

В данной работе мы определяли степень метилирования цитозинов в промоторной ДНК генов CBF у растений, которые изначально были подвергнуты холодовому закаливанию, а затем выращивались в нормальных условиях, без низкотемпературного стресса.

Методика исследования

Объектами исследования служили растения цветной капусты сорта Альфа (Brassica oleracea var. botrytis L.). Растения выращивали в грунте из вермикулита с добавлением среды Murashige and Skooge [11] при 24 °C 16-часовом фотопериоде и освещенности 15 клк. На стадии появления 4-го листа часть растений помещали в термостатированную камеру «MIR-154» (Sanyo, Япония) с освещением и с температурой в камере 7 °С и выращивали в течение 1 недели. Затем эти растения переносили на нормальные температурные условия роста (24 °С) и выращивали в течение 2 недель. Из растений, прошедших стадию закаливания, а также из растений, перенесенных после закаливания на нормальные температурные условия роста, выделяли ДНК и определяли степень метилирования промоторной последовательности CBF-гена.

Метилированные цитозины в клонированных образцах ДНК определяли методом бисульфитной обработки [12] с использованием наборов EZ DNA Methylation™ Kit (Zymo Research, США) и MethylCode Bisulfite Conversion Kit (Invitrogen, США) по прописям фирм-производителей. В реакцию брали около 500 нг ДНК каждого образца. После бисульфитной обработки ДНК использовали для проведения ПЦР со специально подобранными праймерами (прямой - ATAAAAGTATAACGAGT-

* автор, ответственный за переписку

GAAGAGT, обратный - TTCCCTCACTTCACAC-ACCCA), амплификаты клонировали в векторе pAL-TA, затем определяли их нуклеотидную последовательность на автоматическом секвенаторе Genome-Lab (Beckman Coulter, США), используя наборы для секвенирования «Dye Terminator Cycle Sequencing with Quick Start Kit». Бисульфитную обработку ДНК проводили в нескольких повторностях.

ПЦР проводили в ДНК-амплификаторе модели Терцик («ДНК-Технология», Россия) при следующих условиях: денатурация двухцепочечной ДНК при 95 “С, 1 мин, отжиг праймеров и их удлинение при температурах 59 “С, 30 с и 72 “С, 1 мин, денатурация 94 “С, 30 сек, в конце проводили дополнительную элонгацию при 72 “C в течение 3 мин. Количество циклов 35-40. Размер продуктов амплификации устанавливали, сравнивая с маркером «Gene Ruler™ 100 bp Plus DNA Ladder» (Fermentas, Литва).

Результаты и их обсуждение

Ранее нами было показано, что в клонированном фрагменте гена транскрипционного фактора CBF более половины из всех цитозинов при би-сульфитной обработке ДНК конвертировались в тимин, что указывает на то, что в исходной ДНК это были неметилированные цитозины [10]. При этом часть цитозиновых остатков как в сайтах CG, CNG, так и в сайтах CNN, при бисульфитной обработке ДНК незакаленных растений остались неизменными, следовательно, в исходной ДНК они были метилированы. Наибольшее количество таких метилировнных цитозинов обнаруживались во фрагменте промотора, ограниченном положениями -261 и -40. После холодового закаливания растений капусты содержание метилированных цитозинов в данном фрагменте промотора CBF-гена уменьшилось [10]. Стоит отметить, что у арабидопсиса, как показано в экспериментах с делеционными мутантами промотора гена CBF, участок промотора от -189-го до -35-го нуклеотида является важным элементом поддержания экспрессии этого гена [13].

Известно, что у растений имеется система обратимых эпигенетических модификаций, играющих ключевую роль в пластичности развития и адаптивности растений [14]. Поэтому представляло интерес выяснение вопроса сохранения статуса метилирования ДНК у растений, прошедших этап холодового закаливания, затем перемещенных для выращивания в нормальных температурных условиях. Оказалось, что экспрессия генов CBF у этих растений была на уровне контрольных растений до холодового закаливания (данные не представлены), а содержание метилцитозинов в промоторной последовательности гена CBF близко к первоначальному уровню, обнаруживаемому в незакаленных растениях (рис.1). В приведенном фрагменте ДНК все цитозины оказались метили-рованнными, поэтому в исходной последовательности ДНК и последовательности ДНК после би-сульфитной обработки, выявляющей метилировн-ные нуклеотиды, различия не обнаружены. Из 20 CG, CNG и CNN островков, обнаруживаемых во фрагменте ДНК промотора от -261-го до -42-го нуклеотида после холодового закаливания проростков, 3 деметилировались полностью, 1 - частич-

но. Таким образом, содержание метилицитозинов в рассматриваемом фрагменте последовательности ДНК промотора CBF-генов, снижающееся у растений, прошедших этап холодового закаливания, при снятии стрессовых условий приближается к исходному уровню.

К настоящему времени накоплено немало данных, указывающих на взаимосвязь между характером метилирования ДНК, структурой хроматина и транскрипционной активностью генов [6-8]. Выявлено, что метилирование ДНК приводит к изменению структуры хроматина, вызывающему подавление активности транскрипции генов, в то время как ДНК в активном хроматине обычно слабо метилирована. Деметилирование в делящихся клетках может происходить вследствие блокирования активности поддерживающих метилтрансфераз и независимое от репликации деметилирование, катализируемое деметилирующими ферментами [15]. В постмитотических клетках наиболее вероятно, что деметилирование осуществляется путем активного процесса - энзиматического превращения метилированного цитозина в цитозин [16].

Метилирование ДНК растений имеет много общего с метилированием у животных, но есть и ряд отличий. Растения имеют существенно более сложную систему метилирования геномов, они обладают большим арсеналом ДНК-метилтрансфераз [17]. Изменение статуса метилирования ДНК у растений происходят также при различных стрессах -внешние воздействия вызывают деметилирование целого ряда цитозинов как в промоторных областях, так и в последовательностях генов [18-22]. Предполагают, что динамичные изменения свойств хроматина у растений обусловлены взаимодействием с малыми РНК [23]. РНК-направленное метилирование ДНК (RdDM) включает метилирование de novo практически всех остатков цитозина в областях образования комплементарных пар малых РНК и ДНК. RdDM связано, главным образом, с CNG и несимметричным метилированием (редким у животных) кодирующих и промоторных регионов молчащих генов [24-27].

Как было отмечено выше, результаты наших исследований, представленных в данной работе, показали, что последовательности ДНК промотора CBF-гена, у которых степень метилирования понизилась при закаливании, становятся более метилированными при переносе растений в благоприятные условия роста. Механизм данного процесса пока неясен и может быть предметом дальнейших исследований. В этой связи можно отметить действующую у растений систему DME/ROS1, обеспечивающую обратимое деметилирование/метилирование соответствующих последовательностей ДНК [28, 29]. Вероятно, она необходимо для роста и развития растений, для их адаптации к условиям среды [14].

Выводы

Полученные результаты показывают, что содержание метилцитозинов в последовательности ДНК промотора CBF-генов, снижающееся у растений, прошедших этап холодового закаливания, при снятии стрессовых температурных условий частично возвращается в исходный уровень.

1 -261 GTCGTGTCCACTTGGCACTCCGAGAGCCAAAAAAACACCGTGTTCTTTTCTAAAA -207

2 -261 GTCGTGTCCACTTGGCACTCCGAGAGCCAAAAAAACACCGTGTTCTTTTCTAAAA -207

3 -261 GTCGTGTCCACTTGGCACTCCGAGAGTCAAAAAAACACCGTGTTCTTTCCTAAAA -207

4 -261 GTCGTGTCCACTTGGCACTCCGAGAGTCAAAAAAACACCGTGTTCTTTCCTAAAA -207

5 -261 GTCGTGTCCACTTGGCACTCCGAGAGTCAAAAAAACACCGTGTTCTTTCCTAAAA -207

6 -261 GTCGTGTCCACTTGGCACTCCGAGAGTCAAAAAAACACCGTGTTCTTTCCTAAAA -207

7 -261 GTCGTGTCCACTTGGCACTCCGAGAGTCAAAAAAACACCGTGTTCTTTCCTAAAA -207

8 -261 GTCGTGTCCACTTGGCACTCCGAGAGTCAAAAAAACACCGTGTTCTTTCCTAAAA -207

9 -261 GTCGTGTCCACTTGGCACTCCGAGAGCCAAAAAAACACCGTGTTTTTTTCTAAAA -207

10 -261 GTCGTGTCCACTTGGCACTCCGAGAGCCAAAAAAACACCGTGTTTTTTTCTAAAA -207

11 -261 GTCGTGTCCACTTGGCACTCCGAGAGCCAAAAAAACACCGTGTTCTTTTCTAAAA -207

12 -261 GTCGTGTCCACTTGGCACTCCGAGAGCCAAAAAAACACCGTGTTCTTTTCTAAAA -207

13 -261 GTCGTGTCCACTTGGCACTCCGAGAGCCAAAAAAACACCGTGTTCTTTTCTAAAA -207

14 -261 GTCGTGTCCACTTGGCACTCCGAGAGCCAAAAAAACACCGTGTTCTTTTCTAAAA -207

15 -261 GTCGTGTCCACTTGGCACTCCGAGAGCCAAAAAAACACCGTGTTCTTTTCTAAAA -207

16 -261 GTCGTGTCCACTTGGCACTCCGAGAGCCAAAAAAACACCGTGTTCTTTTCTAAAA -207

17 -261 GTCGTGTCCACTTGGCACTCCGAGAGCCAAAAAAACACCGTGTTCTTTTCTAAAA -207

18 -261 GTCGTGTCCACTTGGCACTCCGAGAGCCAAAAAAACACCGTGTTCTTTTCTAAAA -207

19 -261 GTCGTGTCCACTTGGCACTCCGAGAGCCAAAAAAACACCGTGTTCTTTTCTAAAA -207

20 -261 GTCGTGTCCACTTGGCACTCCGAGAGCCAAAAAAACACCGTGTTCTTTTCTAAAA -207

21 -261 GTCGTGTCCACTTGGCACTCCGAGAGTCAAAAAAACACCGTGTTCTTTTCTAAAA -207

22 -261 GTCGTGTCCACTTGGCACTCCGAGAGTCAAAAAAACACCGTGTTCTTTTCTAAAA -207

1 -206 TCCAGCCCCACCCATTTCCAAATATCTCATGCCAATATAAACACCAACTCTCGCT -152

2 -206 TCCAGCCCCACCCATTTCCAAATATCTCATGCCAATATAAACACCAACTCTCGCT -152

3 -206 TCCAGTTTTATTTATTTCCAAATATCTCATGCCAATATAAACACCAACTCTCGCT -152

4 -206 TCCAGTTTTATTTATTTCCAAATATCTCATGCCAATATAAACACCAACTCTCGCT -152

5 -206 TCCAGTTTTATTTATTTCCAAATATCTCATGCCAATATAAACACCAACTCTCGCT -152

6 -206 TCCAGTTTTATTTATTTCCAAATATCTCATGCCAATATAAACACCAACTCTCGCT -152

7 -206 TCCAGTTTTATTTATTTCCAAATATCTCATGCCAATATAAACACCAACTCTCGCT -152

8 -206 TCCAGTTTTATTTATTTCCAAATATCTCATGCCAATATAAACACCAACTCTCGCT -152

9 -206 TCCAGTTTTATTTATTTCCAAATATCTCATGCCAATATAAACACCAACTCTCGCT -152

10 -206 TTTAGTTTTATTTATTTCCAAATATCTTATGCCAATATAAACACCAACTCTCGTT -152

11 -206 TTTAGTTTTATTCATTTCCAAATATCTCATGCCAATATAAACACCAATTTTCGCT -152

12 -206 TTTAGTTTTATTCATTTCCAAATATCTCATGCCAATATAAACACCAATTTTCGCT -152

13 -206 TCCAGCTTCATCCATTTCCAAATATCTCATGCCAATATAAACACCAACTCTCGCT -152

14 -206 TCCAGCTTCATCCATTTCCAAATATCTCATGCCAATATAAACACCAACTCTCGCT -152

15 -206 TCCAGCTTCATCCATTTCCAAATATCTCATGCCAATATAAACACCAACTCTCGCT -152

16 -206 TCCAGCTTCATCCATTTCCAAATATCTCATGCCAATATAAACACCAACTCTCGCT -152

17 -206 TCCAGCTTCATCCATTTCCAAATATCTCATGCCAATATAAACACCAACTCTCGCT -152

18 -206 TCCAGCTTCATCCATTTCCAAATATCTCATGCCAATATAAACACCAACTCTCGCT -152

19 -206 TCCAGCTTCATCCATTTCCAAATATCTCATGCCAATATAAACACCAACTCTCGCT -152

20 -206 TCCAGCTTCATCCATTTCCAAATATCTCATGCCAATATAAACACCAACTCTCGCT -152

21 -206 TCCAGCTTCATCCATTTCCAAATATCTCATGCCAATATAAACACCAACTCTCGCT -152

22 -206 TCCAGCTTCATCCATTTCCAAATATCTCATGCCAATATAAACACCAACTCTCGCT -152

1 -151 CCACTTTTCTCAAACCACAAACTTTTAACTCCACCTGAAAAGAAGATAAAAGAGA -97

2 -151 CCACTTTTCTCAAACCACAAACTTTTAACTCCACCTGAAAAGAAGATAAAAGAGA -97

3 -151 CCACTTTTCTCAAACCACAAACTTTTAACTCCACCTGAAAAGAAGATAAAAGAGA -97

4 -151 TCACTTTTCTCAAACCACAAACTTTTAACTCCACCTGAAAAGAAGATAAAAGAGA -97

5 -151 CCACTTTTCTCAAACCACAAACTTTTAACTCCACCTGAAAAGAAGATAAAAGAGA -97

6 -151 CCACTTTTCTCAAACCACAAACTTTTAACTCCACCTGAAAAGAAGATAAAAGAGA -97

7 -151 CCACTTTTCTCAAACCACAAACTTTTAACTCCACCTGAAAAGAAGATAAAAGAGA -97

8 -151 CCACTTTTCTCAAACCACAAACTTTTAACTCCACCTGAAAAGAAGATAAAAGAGA -97

9 -151 TCACTTTTCTCAAACCACAAACTTTTAACTCCACCTGAAAAGAAGATAAAAGAGA -97

10 -151 CCACTTTTCTCAAACCACAAACTTTTAACTCCACCTGAAAAGAAGATAAAAGAGA -97

11 -151 CCACTTTTCTCAAATCACAAACTTTTAACTCCACCTGAAAAGAAGATAAAAGAGA -97

12 -151 CCACTTTTCTCAAATCACAAACTTTTAACTCCACCTGAAAAGAAGATAAAAGAGA -97

13 -151 CCACTTTTCTCAAACCACAAACTTTTAACTCCACCTGAAAAGAAGATAAAAGAGA -97

14 -151 CCACTTTTCTCAAACCACAAACTTTTAACTCCACCTGAAAAGAAGATAAAAGAGA -97

15 -151 CCACTTTTCTCAAACCACAAACTTTTAACTCCACCTGAAAAGAAGATAAAAGAGA -97

16 -151 CCACTTTTCTCAAACCACAAACTTTTAACTCCACCTGAAAAGAAGATAAAAGAGA -97

17 -151 CCACTTTTCTCAAACCACAAACTTTTAACTCCACCTGAAAAGAAGATAAAAGAGA -97

18 -151 CCACTTTTCTCAAACCACAAACTTTTAACTCCACCTGAAAAGAAGATAAAAGAGA -97

19 -151 CCACTTTTCTCAAACCACAAACTTTTAACTCCACCTGAAAAGAAGATAAAAGAGA -97

20 -151 CCACTTTTCTCAAACCACAAACTTTTAACTCCACCTGAAAAGAAGATAAAAGAGA -97

21 -151 CCACTTTTCTCAAACCACAAACTTTTAACTCCACCTGAAAAGAAGATAAAAGAGA -97

22 -151 CCACTTTTCTCAAACCACAAACTTTTAACTCCACCTGAAAAGAAGATAAAAGAGA -97

1 -096 GAGAAATAAATATCTTATCAAACCAGACAGAACAGAGATCTTGTTACTTACTATA -42

2 -096 GAGAAATAAATATCTTATCAAACCAGACAGAACAGAGATCTTGTTACTTACTATA -42

3 -096 GAGAAATAAATATCTTATCAAACCAGACAGAACAGAGATCTTGTTACTTACTATA -42

4 -096 GAGAAATAAATATCTTATCAAATCAGACAGAACAGAGATCTTGTTACTTACTATA -42

5 -096 GAGAAATAAATATCTTATCAAATCAGACAGAACAGAGATCTTGTTACTTACTATA -42

6 -096 GAGAAATAAATATCTTATCAAATCAGACAGAACAGAGATCTTGTTACTTACTATA -42

7 -096 GAGAAATAAATATCTTATCAAATCAGACAGAATAGAGATCTTGTTACTTACTATA -42

8 -096 GAGAAATAAATATCTTATCAAATCAGACAGAATAGAGATCTTGTTATTTACTATA -42

9 -096 GAGAAATAAATATCTTATCAAACCAGACAGAACAGAGATCTTGTTACTTACTATA -42

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

10 -096 GAGAAATAAATATCTTATCAAACCAGACAGAACAGAGATCTTGTTACTTACTATA -42

11 -096 GAGAAATAAATATCTTATCAAACCAGACAGAACAGAGATCTTGTTACTTACTATA -42

12 -096 GAGAAATAAATATCTTATCAAACCAGACAGAACAGAGATCTTGTTACTTACTATA -42

13 -096 GAGAAATAAATATCTTATCAAACCAGACAGAACAGAGATCTTGTTACTTACTATA -42

14 -096 GAGAAATAAATATCTTATCAAACCAGACAGAACAGAGATCTTGTTACTTACTATA -42

15 -096 GAGAAATAAATATCTTATCAAACCAGACAGAACAGAGATCTTGTTACTTACTATA -42

16 -096 GAGAAATAAATATCTTATCAAACCAGACAGAACAGAGATCTTGTTACTTACTATA -42

17 -096 GAGAAATAAATATCTTATCAAACCAGACAGAACAGAGATCTTGTTACTTACTATA -42

18 -096 GAGAAATAAATATCTTATCAAACCAGACAGAACAGAGATCTTGTTACTTACTATA -42

19 -096 GAGAAATAAATATCTTATCAAACCAGACAGAACAGAGATCTTGTTACTTACTATA -42

20 -096 GAGAAATAAATATCTTATCAAACCAGACAGAACAGAGATCTTGTTACTTACTATA -42

21 -096 GAGAAATAAATATCTTATCAAACCAGACAGAACAGAGATCTTGTTACTTACTATA -42

22 -096 GAGAAATAAATATCTTATCAAACCAGACAGAACAGAGATCTTGTTACTTACTATA -42

Рис. 1. Сравнение нуклеотидных последовательностей фрагмента промотора гена CBF капусты: 1 - последовательность нуклеотидов исходной ДНК без бисульфитной обработки; 2 - последовательность нуклеотидов исходной ДНК после би-сульфитной обработки; 3-12 - последовательности нуклеотидов ДНК из растений, прошедших стадию закаливания, после бисульфитной обработки; 13-22 - последовательности нуклеотидов ДНК из растений, прошедших стадию холодового закаливания с последующим выращиванием при нормальных температурных условиях, после бисульфитной обработки. Жирным шрифтом показаны неметилированные цитозины, превратившиеся в тимины. Цифрами -261, -207, -42 и т.д. обозначены

положения нуклеотидов относительно старта трансляции.

Работа поддержана грантами ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (Соглашение № 8046) и ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 гг.» (госконтракт №

16.518.11.7047).

ЛИТЕРАТУРА

1.

Guy C.L. Cold acclimation and freezing stress tolerance: role of protein metabolism // Ann. Rev. Plat Physiol. Mol. Biol. 1990. V. 41. P. 187-223.

2. Thomashow F.M. Plant cold acclimation: freezing tolerance genes and regulatory mechanisms // Annu. Rev. Plant Physiol.

1999. V. 50. P. 571-599.

3. Liu Q., Kasuga M., Sakuma Y., Abe H., Miura S., Yamaguchi-

Shinozaki K. and Shinozaki K. Two transcriptional factors, DREB1 and DREB2, with an EREBP/AP2 DNA binding domain separate two cellular signal transduction pathways in drought- and low-temperature-responsive gene expression, respectively, in Arabidopsis // The Plant Cell. 1998. V. 10. P. 1391-1406.

4. Zhang X., Fowler S.G., Cheng H., Lou Y., Rhee S.Y., Stock-

inger E.F., Thomashow F.M. Freezing-sensitive tomato has a functional CBF cold response pathway, but a CBF regulon that differs from that of freezing-tolerant arabidopsis // Plant L. 2004. V. 39. P. 905-919.

5. Pennycooke J.C., Cheng H., Stockinger E.J. Comparative ge-

nomic sequence and expression analysis of Medicago trunca-tula and Alfalfa subspecies falcate cold-acclimation-specific genes // Plant Phys. 2008. V. 146. P. 1242-1254.

6. Attwood J.T., Yung R.L., Richardson B.C. DNA methylation and the regulation of gene transcription // Cell Mol. Life Sci. 2002. V. 59. P. 241-257.

7. Razin A. CpG methylation, chromatin structure and gene silencing - a three-way connection // EMBO J. 1998. V. 17. P. 4905-4908.

8. BirdA. DNA methylation patterns and epigenetic memory // Genes Dev. 2002. V. 16. P. 6-21.

9. Ванюшин Б.Ф. Метилирование ДНК у растений. Механизмы и биологическая роль. М.: Наука, 2009. 77 с.

10. Гималов Ф.Р., Фарафонтов Д.С., Чемерис Д.А., Матниязов Р.Т., Чемерис А.В. Изменение степени метилирования ДНК промоторной области CBF-гена капусты Brassica oleracea L. при холодовой акклимации // Вестник Башкирского университета. 2012. Т. 17, № 1. С. 82-85.

11. Murashige T., Scoog F.A. A revised medium for rapid growth and bioassay with tobacco cultures // Physiol. Plant. 1962. V.

15. P. 473-497.

12. Frommer M., McDonald L.E., Millar D.S., Collis C.M., Watt F., Grigg G.W., Molloy P.L., Paul C.L. A genomic sequencing protocol that yields a positive display of 5-methylcytosine residues in individual DNA strands // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1992. V. 89. P. 1827-1831.

13. Zarka D.G., Vogel J.T., Cook D., Thomashow M.F. Cold induction of Arabidopsis CBF genes involves multiple ICE (Inducer of CBF expression) promoter elements and a cold-

regulatory circuit that is desensitized by low temperature // Plant Physiol. 2003. V. 133. P. 910-918.

14. Матцке М., Шеид М. Эпигенетическая регуляция у растений // Эпигенетика. Под ред. С.Д.Эллиса, Т.Дженювейна, Д.Рейнберга. М: Техносфера, 2010. - 496 с. / С. 169-190.

15. Cardoso M.C., Leonhardt H. DNA methyltransferase is actively retained in the cytoplasm during early development // J. Cell Biology. 1999. V. 147. P. 25-32.

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

17. Vanyushin B.F. DNA methylation in plants / Doerfler W., Bohm P. (Eds.) DNA Methylation: Basic Mechanisms // Current Topics in Microbiology and Immunology. 2006. V. 301. P. 67-122.

18. Чемерис А.В., Сабиржанов Б.Е., Ахунов Э.Д., Куликов А.М., Никоноров Ю.М., Гималов Ф.Р., Бикбулатова С.М., Баймиев А.Х. Филогенетические взаимоотношения пше-нично-эгилопсного альянса и нуклеотидные последовательности промоторных областей рДНК пшениц и их диких сородичей // Генетика. 2003. Т.39. С. 5-17.

19. Choi C.-S., Sano H. Abiotic-stress induces demethylation and transcriptional activation of a gene encoding a glycerophos-phodiesterase-like protein in tobacco plants // Mol. Genet. Genomics. 2007. V. 277. P. 589-600.

20. Sherman J.D., Talbert L.E. Vernalization-induced changes of the DNA methylaion pattern in winter wheat // Genome. 2002. V. 45. P. 253-260.

21. Madlung A., Comai A. The Effect of Stress on Genome Regulation and Structure // Annals of Botany. 2004. V. 94. P. 481495.

22. Gonzalez R.M., Ricardi M.M., Iusem N.D. Atypical epigenetic mark in an atypical location: cytosine methylation at asymmetric (CNN) sites within the body of a non-repetitive tomato gene // BMC Plant Biology. 2011. V. 11. P. 94.

23. Mirouze M., Paszkowski J. Epigenetic contribution to stress adaptation in plants // Current Opinion in Plant Biology. 2011. V. 14. P. 267-274.

24. Wassenegger M., Heimes S., Riedel L., Sanger H.L. RNA-directed de novo methylation of genomic sequences in plants // Cell. 1994. V. 76. P. 567-576.

25. Jones L., Hamilton A.J., Voinnet O., Thomas C.L., Maule A.J., Baulcombe D.C. RNA-DNA interactions and DNA me-thylation in post-transcriptional gene silencing // The Plant Cell. 1999. V. 11. P. 2291-301.

26. Mette M.F., Aufsatz W., van der Winden J., Matzke M.A., Matzke A.J. Transcriptional silencing and promoter methyla-tion triggered by double-stranded RNA // The EMBO Journal.

2000. V. 19. P. 5194-5201.

27. Wassenegger M. RNA-directed DNA methylation // Plant Molecular Biology. 2000. V. 43. P. 203-220.

28. Gong Z., Morales-Ruiz T., Ariza R.R., Roldan-Arjona T., David L., Zhu J.-K. ROS1, a repressor of transcriptional gene silencing in Arabidopsis, encodes a DNA glycosylase/lyase // Cell. 2002. V. 111. P. 803-814.

29. Gehring M., Huh J.H., Hsieh T.-F., Penterman J., Choi Y., Ha-rada J.J., Goldberg R.B., Fisher R.L. DEMETER DNA glycosy-lase establishes MEDEA polycomb gene self-imprinting by allele-specific demethylation // Cell. 2006. V. 124. P. 495-506.

Поступила в редакцию 01.10.2012 г. После доработки - 30.11.2012 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.