Роль транскрипционных факторов Cookie Monster и Cannonball в регуляции экспрессии генов в сперматогенезе Drosophila melanogaster тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.07, кандидат наук Лактионов, Петр Павлович

• Лактионов, Петр Павлович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Лактионов, Петр Павлович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Гонады в эмбриональном развитии

1.2 Морфологическое строение семенников у О. melanogaster

1.3 Генетический контроль сперматогенеза

1.4 Геномная организация семенник-специфичных генов и предполагаемые механизмы их координированной регуляции

1.5 Гены задержки мейоза

1.6 Генетические методы мечения отдельных клеточных популяций и исследования в них функций генов

1.7 Методы определения сайтов посадки ДНК-связывающих белков

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ

3.1 Генетическая система для запуска эктопической экспрессии трансгенов исключительно в клетках зародышевого пути

3.2 Генетическая система для проведения БатГО в клетках зародышевого пути Олпе1агк^а81ег

3.3 Связывание Сошг с генами в семенниках у И. melanogaster

3.4 Влияние белка Сошг на экспрессию генов

3.5 Идентификация вторичных Сотг-зависимых регуляторов транскрипции

3.6 Связывание Сошг не всегда приводит к изменению экспрессии генов

3.7 Тканеспецифичная принадлежность Сошг-связанных и Сотг-не связанных генов

3.8 Гены-мишени Сошг обогащены маркерами неактивного хроматина в недифференцированных клетках мужского зародышевого пути

3.9 Транскрипционный фактор Сошг связывается с протяженными участками хромосом у D. melanogaster

3.10 Активация генов в семенниках В. те1апо%а$1ег транскрипционными факторами 1МАС и ГГА!7 комплексов

Глава 4. ОБСУЖДЕНИЕ

ВЫВОДЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Роль транскрипционных факторов Cookie Monster и Cannonball в регуляции экспрессии генов в сперматогенезе Drosophila melanogaster»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы

Одним из главных направлений функциональной геномики является

изучение регуляторных систем, управляющих генетическими и

эпигенетическими программами развития организма. Сперматогенез у

Drosophila melanogaster является удобной моделью для изучения регуляции

экспрессии генов в процессе клеточной дифференцировки. В семеннике

дрозофилы можно легко различить все стадии развития клеток зародышевого

пути - образование клеток из стволовых предшественников, пролиферацию и

терминальную дифференцировку (Fuller, 1993). Терминальная

дифференцировка клеток мужского зародышевого пути у D. melanogaster

сопровождается перестройкой хроматина, за которой следует активация

генов, необходимых для сперматогенеза (Chen et al., 2005; Chen et al., 2011).

Активация генов, дифференцировки контролируется несколькими

t " *' специализированными транскрипционными факторами, которые кодируются

так называемыми генами задержки мейоза и которые можно разделить на два

класса - aly и can (White-Cooper, 2010). Белковые продукты генов а/у-класса

образуют комплекс tMAC (testis-specific meiotic arrest complex), а гены can-

класса являются семенник-специфичными паралогами (tTAF, testis-specific

TBP-associated factors) генов TAF у D. melanogaster (White-Cooper, 2010).

Мутации генов задержки мейоза приводят к инактивации множества генов в

семенниках, неспособности клеток зародышевого пути вступить в мейоз и

остановке гаметогенеза на стадии сперматоцитов (Lin et al., 1996; White-

Cooper, 2010). Было показано, что на фоне мутаций по генам задержки

мейоза промоторные области генов дифференцировки остаются связанными

белком-репрессором Polycomb, что по всей вероятности вызывает

подавление экспрессии. В работе Chen et al. [2011] была сформулирована

гипотеза, согласно которой активация генов в семенниках зависит от

синхронизированного действия белков tMAC и tTAF. Это предположение

основано на наблюдении о том, что в отсутствии компонентов tMAC нарушается связывание tTAF с ДНК. Однако существующие данные описывают конечный эффект мутаций, что не дает представления о механизме действия и конкретной роли этих транскрипционных факторов в регуляции активности генов. В первую очередь остаются невыясненными гены-мишени белков, кодируемых генами задержки мейоза. Более того, до сих пор не определено, являются ли эти белки прямыми активаторами или подавляют активность генов-репрессоров в клетках зародышевого пути. Также остается открытым вопрос о том, каким образом эти транскрипционные факторы участвуют в эпигенетической регуляции активности генов. Ответы на эти вопросы позволят приблизиться к пониманию принципов работы регуляторных систем, управляющих генетическими программами дифференцировки клеток зародышевого пути D. melanogaster.

В представленной работе для исследования роли транскрипционных факторов, кодируемых генами задержки мейоза, на первом этапе были установлены гены-мишени транскрипционного фактора Cookie monster (Comr), кодируемого геном, относящимся к aly классу. Картирование Comr проводили методом тканеспецифичного DamID с последующим анализом методом микрочипов в масштабе генома. Анализ данных о локализации сайтов связывания Comr и экспрессии генов в семенниках мутантов по генам cookie monster {aly класс) и cannonball {сап класс) позволил установить роль транскрипционных факторов Comr и Cannonball (Can) в регуляции экспрессии генов при дифференцировке клеток мужского зародышевого пути и сформулировать гипотезу относительно механизмов активации генов, необходимых для дифференцировки мужских гамет у D. melanogaster.

Цели и задачи исследования

Целью данной работы являлось изучение роли транскрипционных факторов Cookie Monster (Comr) и Cannonball (Can) в регуляции активности

генов в процессе сперматогенеза у D. melanogaster. Для достижения этой цели были сформулированы следующие задачи:

1. Создать генетическую систему для картирования сайтов связывания транскрипционных факторов методом DamID в клетках мужского зародышевого пути у D. melanogaster.

2. Определить профиль связывания транскрипционного фактора Comr с ДНК терминальных клеток самцов D. melanogaster.

3. Определить эффект связывания Comr на экспрессию генов в сперматоцитах D. melanogaster.

4. Определить регуляторный эффект белка Сап на гены, связанные с белком Comr

Научная новизна

Разработан подход, позволяющий картировать сайты связывания хроматиновых белков с ДНК в отдельных клеточных популяциях в организме D. melanogaster методом DamID. Этим методом впервые были локализованы участки связывания транскрипционного фактора Comr в геноме и выявлены его гены-мишени в терминальных клетках самца D. melanogaster. Показано, что белок Comr является прямым активатором части своих генов-мишеней в сперматоцитах. Выявлен возможный вторичный регуляторный фактор, экспрессия которого контролируется Comr. Предложена модель, описывающая этапы активации семенник-специфичных генов в сперматоцитах D. melanogaster и роль белков tMAC и tTAF в этом процессе.

Научно-практическая ценность

Полученные в результате исследования вносят вклад в современные представления о регуляторных системах, управляющих генетическими и эпигенетическими программами развития клеток. Полученные данные содержат принципиально новую информацию о механизме действия белков

комплексов tMAC и tTAF, что значительно расширяет представления о механизмах регуляции генов в семенниках D. melanogaster в процессе клеточной дифференцировки. Разработанная генетическая система для проведения тканеспецифичного DamID может быть использована для исследования транскрипционных факторов и иных ассоциированных с ДНК белков в клетках зародышевого пути у D. melanogaster. Полученная система универсальна и может быть легко адаптирована для исследования тканеспецифичных транскрипционных факторов в других органах D. melanogaster.

Публикации

1. Лактионов П.П., Андреева Е.Н., Шлома В.В., Максимов Д.А., Белякин С.Н. Генетическая система для мечения соматических и терминальных клеточных линий в гонадах Drosophila melanogaster II Цитология. 2013. Т. 55. С. 185-189.

2. Максимов Д.А., Лактионов П.П., Белякин С.Н. Доменная регуляция экспрессии генов в районах интеркалярного гетерохроматина Drosophila melanogaster II Цитология. 2013. Т. 55. С. 190-193.

3. Лактионов П.П., Н. White-Cooper, Максимов Д.А., Белякин С.Н. Транскрипционный фактор Comr играет роль прямого активатора в генетической программе сперматогенеза у D. melanogaster!I Молекулярная биология. Принята к публикации.

Апробация работы

Результаты работы представлены на российских и международных конференциях в виде стендовых сообщений: на международной конференции по системной биологии дрозофилы (Пултуск, Польша, 2012), на международной конференции «Хромосома-2012» (Новосибирск, Россия, 2012), на международной конференции «Высокопроизводительное секвенирование в геномике» (Новосибирск, Россия, 2013).; а также в устных

докладах: на международной конференции по молекулярным механизмам регуляции сперматогенеза «ETW-16» (Эльба, Италия, 2010), на международной конференции «Хромосома-2012» (Новосибирск, Россия, 2012).

В материалах этих конференций опубликованы следующие тезисы:

1. Laktionov P.P., Belyakin S.N., Maksimov D.A., Shloma V.V.,

Zhimulev I.F. Identification of transcriptional regulators for testis-

• th specific gene clusters in Drosophila melanogasterll 16 European

Workshop on Molecular and Cellular Endociynology of the Testis, 2010,

Elba, Italy. P. 76.

2. Лактионов П.П., Максимов Д.А., Белякин C.H. Роль транскрипционного фактора Cookie monster в регуляции генной экспрессии в процессе сперматогенеза Drosophila melanogasterll Международная конференция «Хромосома-2012», 2012, Новосибирск, Россия. С. 126.

3. Белякин С.Н., Максимов Д.А., Лактионов П.П., Коряков Д.Е. Регуляция репрессированных районов генома в развитии дрозофилы// Международная конференция «Хромосома-2012», 2012, Новосибирск, Россия. С. 44.

4. Laktionov P.P., Maksimov D.A., White-Cooper H., Belyakin S.N. Male meiosis arrest factor Cookie monster binds the extensive chromosome regions and counteracts the repression of testis-specific genes// ESF-EMBO Symposium on Systems Biology of Drosophila Development, Pultusk (Poland), May 22-25, 2012.

5. Лактионов П.П., Максимов Д.А., Белякин C.H. Метод тканеспецифичного DamID для полногеномного картирования сайтов связывания транскрипционных факторов в клетках мужского зародышевого пути D.melanogasterll Международная конференция «Высокопроизводительное секвенирование в геномике», 2013, Новосибирск, Россия. С17.

Вклад автора

Основные результаты получены автором самостоятельно. Работа по математической обработке данных выполнена совместно с Белякиным С.Н. и Максимовым Д.А. Данные по представленности транскриптов генов в семенниках предоставлены Dr. Н. White-Cooper (Университет Кардиффа, Великобритания).

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Гаметогенез дрозофилы включает в себя все основные этапы дифференцировки клеток из стволовых клеток-предшественников: асимметричное деление стволовых клеток, пролиферацию (стадия митотических делений) и терминальную дифференцировку. Семенники дрозофилы представляют собой удобную модель для изучения механизмов регуляции этих процессов благодаря ряду особенностей. Во-первых, в семенниках £). melanogaster можно легко отличить все стадии развития клеток зародышевого пути, структурные особенности каждой стадии подробно изучены. Во-вторых, какие-либо нарушения в регуляции сперматогенеза, как правило, приводят к отклонениям в морфологии семенников и стерильности, что облегчает поиск ключевых регуляторов этих процессов. В-третьих, многие аспекты развития клеток зародышевого пути достаточно подробно охарактеризованы и могут являться отправной точкой для дальнейших исследований. Кроме того, описано несколько генов, мутации по которым приводят к остановке сперматогенеза на определенных стадиях развития клеток зародышевого пути, что облегчает изучение отдельных субпопуляций клеток зародышевого пути.

Ниже будут описаны основные этапы сперматогенеза и особенности генетической регуляции ключевых стадий развития клеток зародышевого пути.

1.1 Гонады в эмбриональном развитии

Клетки зародышевого пути у £>. melanogaster происходят от полярных клеток, образующихся на заднем полюсе зародыша на ранних этапах эмбриогенеза. На стадии синцитиальной бластодермы полярные клетки первыми обосабливаются от общей цитоплазмы. В процессе целлюляризации

они захватывают полярную плазму эмбриона, в которой содержатся полярные гранулы - электронно-плотные структуры, образованные белками и молекулами мРНК (Mahowald, 2001). Гены, кодирующие компоненты полярной плазмы, могут быть разделены на три группы, в зависимости от процессов, которые они регулируют (Ephrussi, Lehmann, 1992). Первая группа генов участвует в формировании передне-заднего градиента мРНК в ооците (gurken, orb, spindle genes и пр.). Гены второй группы требуются для организации полярной плазмы (oskar, vasa, valois, tudor). Третья группа включает в себя гены nanos и pumilio, белковые продукты которых необходимы для образования абдоминальных сегментов (Mahowald, 2001). Содержимое полярной плазмы нарабатывается питающими клетками и транспортируются в яйцо в течение оогенеза. Определяющим компонентом полярной плазмы является белок Oskar, в зависимости от его концентрации меняется количество полярных клеток, кроме того он отвечает за локализацию в полярной плазме таких белков, как Vasa, Tudor и Valois (Ephrussi, Lehmann, 1992; Thomson, Lasko, 2004). Последние регулируют локализацию и трансляцию мРНК nanos, pgc и gel, которые необходимы для образования полярных клеток и подавления в них транскрипции генов (Lesch, Page, 2012).

От соматических клеток эмбриона клетки-предшественники зародышевого пути отличаются более ранним обособлением, сниженной частотой митотических делений, помимо этого у них не наблюдается транскрипции генов вплоть до стадии гаструляции (Van Doren et al., 1998). Полярные клетки остаются недифференцированными и невосприимчивыми к клеточным сигналам, запускающим дифференцировку соматических клеток. Это состояние полярных клеток достигается путем инактивации РНК-полимеразы II и, по всей вероятности, подавлением экспрессии генов на уровне хроматина (Lesch, Page, 2012). В основе механизма инактивации РНК-полимеразы II лежит действие белка Pgc, который кодируется геном с материнским эффектом pgc (Nakamura et al, 1996). Белок Pgc конкурирует с

РНК-полимеразой II за связывание с комплексом PTEFb и не позволяет ему фосфорилировать Ser2 и Ser5 в составе полимеразы (Hanyu-Nakamura et al., 2008). Это ингибирует образование преинициаторного комплекса и элонгацию транскрипции (Lesch, Page, 2012). В эмбрионах, полученных от самок, несущих мутацию по гену pgc, зиготическая транскрипция в полярных клетках не подавляется, что приводит к их деградации и последующему полному отсутствию клеток зародышевого пути (Deshpande et al., 2004; Martinho et al., 2004). В пользу существования механизма инактивации транскрипции на уровне хроматина свидетельствует тот факт, что у эмбрионов, дефицитных по мРНК nanos и белку Su(var)3-3, в полярных клетках наблюдается повышенное содержание НЗК4мет2-модифицированных гистонов и не подавляется транскрипция генов развития (Schaner et al., 2003; Rudolph et al., 2007). В эмбрионах, полученных от мутантных по гену nanos самок, в полярных клетках наблюдается транскрипция ряда соматических генов, таких как Sex-lethal и генов сегментации (fushi tarazu, even skipped) (Dansereau, Lasko, 2008). Такие клетки не мигрируют к месту образования эмбриональных гонад, претерпевают митотические деления и в конечном итоге элиминируются апоптозом (Dansereau, Lasko, 2008). Поскольку Nanos является ингибитором трансляции, то по всей вероятности, он влияет на транскрипцию генов опосредованно.

В результате гаструляции полярные клетки перемещаются внутрь эмбриона и начинают миграцию к первичным соматическим клеткам гонад. Предшественники соматических клеток гонад имеют мезодермальное происхождение и располагаются билатерально в районе 10-12 парасегментов (Warrior, 1994). Процесс миграции клеток-предшественников зародышевого пути управляется белками Wunen, Wunen2, Hedgehog и Hmgcr (Dansereau, Lasko, 2008). В результате миграции в районе десятого парасегмента с обеих сторон скапливаются клетки-предшественники зародышевого пути и первичные соматические клетки гонад, которые в конечном итоге

формируют компактные эмбриональные гонады (Boyle, DiNardo, 1995; Dansereau, Lasko, 2008).

1.2 Морфологическое строение семенников у D. melanogaster

Семенники взрослых особей D. melanogaster имеют характерную спиралевидную форму с утолщением на апикальном конце. Оболочка семенников дрозофилы образована мышечными и пигментными клетками (Fuller, 1993). В апикальной области расположены стволовые клетки зародышевого пути и, по мере продвижения к основанию семенника, можно различить все дальнейшие стадии развития клеток зародышевого пути — сперматогонии, сперматоциты, сперматиды и зрелые сперматозоиды. Ниже будут рассмотрены морфологические особенности всех стадий развития клеток зародышевого пути у самцов дрозофилы.

1.2.1 Стволовые клетки и пролиферативный центр

На замкнутом апикальном конце семенника располагается пролиферативный центр (также называемый нишей) который состоит из трех типов клеток (Hardy et al., 1979). Сердцевина пролиферативного центра образована двадцатью плотно прилегающими друг к другу соматическими клетками, которые формируют конусообразную структуру, называемую хабом (Fuller, 1993). Вокруг хаба расположены от 5 до 9 стволовых клеток (Рис. 1), которые дают начало линии зародышевого пути (Hardy et al., 1979). Каждая стволовая клетка заключена в оболочку, образованную двумя соматическими стволовыми клетками гонад (также называются клетками-предшественниками цисты) (Fuller, 1993). Стволовые клетки зародышевого

пути и соматические стволовые клетки гонад поддерживают плотный контакт с клетками хаба (Hempel et al., 2008) (Рис. 1).

В результате асимметричного митотического деления стволовых

клеток зародышевого пути образуется две клетки, одна из которых по-прежнему контактирует с клетками хаба и остается стволовой, в то время как вторая клетка, так называемый гониобласт, вытесняется из ниши и приступает к пролиферации (Hardy et al., 1979; Gonczy, DiNardo, 1996) (Рис. 1). Одновременно делятся соматические стволовые клетки гонад, что приводит к их самообновлению и образованию цистных клеток. Образованные цистные клетки окружают гониобласт. В дальнейшем цистные клетки не делятся, а лишь увеличиваются в размерах; они окружают развивающиеся половые клетки на всех стадиях развития - от начальных стадий и вплоть до стадии индивидуализации сперматид. Деление соматических стволовых клеток гонад зависит от клеточных сигналов, 1/ поступающих от стволовых клеток ■ зародышевого пути: в отсутствие

стволовых клеток зародышевого пути наблюдается нерегулируемая пролиферация цистных клеток (Gonczy, DiNardo, 1996). Кроме того показано, что соматические стволовые клетки гонад способны образовывать клетки хаба (Voog et al., 2008). Циста, состоящая из клеток зародышевого пути, окруженных двумя цистными клетками, представляет собой функциональную единицу сперматогенеза у дрозофилы (Fuller, 1998).

1.2.2 Сперматогонии: стадия митотических делений

Гониобласт претерпевает четыре раунда митотических делений, что приводит к формированию цисты, состоящей из 16 сперматогониев, окруженных двумя цистными клетками. В каждом раунде деления не проходит полный цитокинез, поэтому клетки остаются соединенными между собой межклеточными мостиками, так называемыми кольцевыми каналами (de Cuevas et al., 1997). Они формируются за счет стабилизации

сократительного кольца, что препятствует разделению клеток зародышевого пути (Hime et al, 1996). Кольцевые каналы сохраняются на всех стадиях развития вплоть до индивидуализации, предполагается, что они требуются для синхронного прохождения программы сперматогенеза (Hime et al, 1996). Каналы пронизывает разветвленная цитоплазматическая мембранная структура - фусома, которая формирует сеть, проникающую во все клетки синцития (Lin et al, 1994; Hime et al, 1996). В мужских клетках зародышевого пути фусома отвечает за нормальное протекание митотических делений и регулирует наследование центросом в ходе мейоза (Wilson, 2005; Lighthouse et al., 2008). Мутации по структурным белкам, образующим фусому, приводят к нарушениям распределения центросом в ходе мейоза и стерильности самцов (Wilson, 2005).

1.2.3 Сперматоциты: стадия мейотических делений

Сразу после четвертого митотического деления начинается предмейотическая S-фаза, и клетки зародышевого пути переходят на стадию первичных сперматоцитов (Fuller, 1993). На этой стадии клетки переходят от фазы пролиферации к фазе роста, активной транскрипции генов и дифференцировки. Сперматоциты, в отличие от более ранних стадий развития клеток зародышевого пути, уже не способны вернуться в состояние стволовых клеток (Brawley, Matunis, 2004), поэтому считается, что с началом стадии сперматоцитов запускается терминальная дифференцировка клеток зародышевого пути.

В ходе предмейотической G2 фазы, занимающей около 90 часов, первичные сперматоциты увеличиваются в размере приблизительно в 25 раз (Lindsley, Tokuyasu, 1980), и активируются все гены, которые потребуются в ходе дальнейших стадий сперматогенеза. После G2 фазы мейоза I транскрипция большинства генов прекращается (Fuller, 1993). Пост-мейотическая транскрипция была обнаружена лишь для 24 генов (Barreau et

al., 2008a; Barreau et al., 2008b). В то же время, в семенниках дрозофилы функционирует механизм отложенной трансляции, когда наработанные на стадии сперматоцитов транскрипты сохраняются и могут быть транслированы на последующих стадиях (Fuller, 1993).

Экспрессия многих генов запускается впервые на стадии сперматоцитов (Jiang, White-Cooper, 2003; Chen et al., 2005). Примерно 10% генов дрозофилы экспрессируется исключительно в семенниках (White-Cooper, 2010).

Процесс роста первичных сперматоцитов сопровождается морфологическими изменениями. Ранние первичные сперматоциты проходят несколько этапов развития, в ходе которых увеличивается количество митохондрий и разрастается эндоплазматический ретикулум (Fuller, 1993). Зрелые первичные сперматоциты являются наиболее крупными клетками зародышевого пути. Они содержат крупное ядрышко, развитый эндоплазматический ретикулум и две пары центриолей. Первичные сперматоциты претерпевают первое мейотическое деление, в результате которого образуются вторичные сперматоциты. После короткой интерфазы вторичные сперматоциты вступают во второе мейотическое деление. Мейотические деления сперматоцитов приводят к образованию цисты, содержащей 64 круглых гаплоидных сперматиды.

1.2.4 Дифференцировка сперматид и сперматозоидов

На завершающей стадии сперматогенеза круглые сперматиды претерпевают сильные морфологические изменения: начинает расти аксонема, формируется специальная митохондриальная структура, ассоциированная с ней, конденсируется ДНК, ядро изменяет форму.

В ходе мейотических делений сперматоцитов митохондрии равномерно распределяются между дочерними клетками. После завершающей телофазы митохондрии ранних сперматид сливаются в две митохондриальные

производные, которые оборачиваются вокруг друг друга, формируя электронно-плотную, сферическую структуру, которая называется небенкерн (Tokuyasu, 1975). В поперечном сечении митохондриальные мембраны расположены концентрически, что делает небенкерн похожим на срез луковицы, поэтому этот этап развития сперматид носит название «стадии луковицы». Слияние митохондрий зависит от функции гена fuzzy onions (fzo), который кодирует трансмембранную ГТФазу. Белок Fzo детектируется на поверхности митохондрий непосредственно перед их слиянием и не проявляется впоследствии (Hales, Fuller, 1997). Таким образом, на «стадии луковицы» каждая из 64 ранних сперматид цисты содержит фазово-плотный небенкерн и фазово-прозрачное ядро. Если в предшествующих мейотических делениях процессы кариокинеза и неполного цитокинеза протекали нормально, то все 64 сперматиды будут обладать ядрами и митохондриальными производными одинакового размера (Gonzalez et al 1989). Этот признак позволяет легко детектировать нарушения мейоза.

На стадии элонгации у каждой сперматиды из базального тельца начинает развиваться аксонема. Аксонема состоит из микротрубочек, организованных по схеме 9+2, и покрыта двойной мембраной (Lindsley, Tokuyasu, 1980). Небенкерн распадается на две митохондриальные производные, которые вытягиваются вдоль аксонемы и достигают в длину 1,8 мм - полной длины жгутика сперматозоида (Lindsley, Tokuyasu, 1980). В дальнейшем развитии сохраняется только одна митохондрия, а минорная митохондриальная производная деградирует (Tokuyasu et al., 1972а). Кольцевые каналы и фусома локализуются на противоположном ядрам конце сперматид (Hirne et al., 1996). Происходит замена гистонов на протамины и удаляется часть ядерной оболочки и кариоплазмы (Fuller, 1993; Braun, 2001). Хроматин конденсируется, а ядро уменьшается приблизительно в 200 раз и принимает форму иголки (Fuller, 1993).

На стадии индивидуализации вокруг ядер сперматид формируются актиновые конусы, которые начинают движение к концам сперматид

(Fabrizio et al., 1998). Элементы цитоскелета взаимодействуют с актиновыми конусами и мембраной, образуя комплекс индивидуализации (Fabrizio et al., 1998). Актиновые конусы приводятся в движение за счет полимеризации

„ I • I {

актина (Noguchi, Miller, 2003), они выдавливают цитоплазму и мембранные органеллы, одновременно с этим формируются индивидуальные клеточные стенки сперматид (Fuller, 1993). Удаленные клеточные компоненты скапливаются в расширении цисты, которое смещается к хвостам сперматид по мере продвижения актиновых конусов. Когда расширение достигает конца цисты, образуется так называемый «мусорный мешок», и его отделение завершает процесс индивидуализации (Tokuyasu et al., 1972а). В конечном итоге, образуется пучок из 64 зрелых сперматозоидов, которые по-прежнему заключены в оболочку из двух клеток цисты. После завершения индивидуализации пучки сперматозоидов достигают основания семенника (Tokuyasu et al., 1972b), клетки цисты разрушаются, и сперматозоиды высвобождаются в просвет семенника (Fuller, 1993).

1.3 Генетический контроль сперматогенеза

В ходе сперматогенеза недифференцированная клетка-предшественник претерпевает множественные морфологические изменения и превращается в специализированную подвижную половую клетку. В первую очередь, корректное протекание сперматогенеза требует координированной регуляции ключевых переходных этапов. Всего в процессе сперматогенеза можно выделить три таких этапа, в ходе которых принимаются решения о переходе к дальнейшим стадиям развития (Рис. 2). Первый - асимметричное деление стволовой клетки зародышевого пути и поддержание стволовых клеток в недифференцированном состоянии. Второй - переход от стадии митотических делений к мейозу в конце стадии сперматогониев. И последний этап - стадия сперматоцитов, на которой начинается

транскрипция генов, необходимых для прохождения мейоза и всех последующих стадий дифференцировки клеток зародышевого пути. Нарушения регуляции этих этапов приводят к остановке сперматогенеза и полному отсутствию гамет. Ниже будут рассмотрены генетические механизмы, управляющие этими принципиальными этапами сперматогенеза.

1.3.1 Асимметричное деление стволовых клеток и механизмы поддержания постоянного клеточного состава ниши

Длительное сохранение репродуктивной способности зависит от поддержания постоянного числа способных к делению стволовых клеток зародышевого пути и стволовых соматических клеток гонад. Постоянство клеточного состава стволовой ниши поддерживается за счет строго определенного механизма деления и регуляторных сигналов, поступающих к стволовым клеткам. Локальные клеточные сигналы продуцируются клетками п®;, ниши и позволяют поддерживать пул стволовых клеток.

Стволовые клетки мужского зародышевого пути делятся асимметрично, то есть с образованием двух отличных друг от друга клеток (Hardy et al, 1979). При делении дочерняя клетка, сохраняющая контакт с хабом, продолжает получать от него сигналы и сохраняет свойства стволовой клетки, вторая же клетка отдаляется от хаба, перестает получать сигналы и приступает к дифференцировке. В основе механизма асимметричного деления лежит особенное поведение центросом, которое определяют направление веретена деления (de Cuevas, Matunis, 2011). Клетки хаба и стволовые клетки ниши связываются друг с другом за счет адгезионных контактов, образованных белками АРС2, Е-кадгерином и р-катенином (Yamashita et al, 2003). В Gi-фазе деления стволовых клеток зародышевого пути центросома при помощи микротрубочек связывается с областью адгезионного контакта стволовой клетки с хабом. После репликации и разделения центросом в С2-фазе, материнская центросома сохраняет контакт с хабом, а дочерняя перемещается на противоположный полюс клетки. В

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Лактионов, Петр Павлович, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лактионов П.П., Андреева Е.Н., Шлома В.В., Максимов Д.А., Белякин С.Н. Генетическая система для мечения соматических и терминальных клеточных линий в гонадах Drosophila melanogaster // Цитология. 2013. V. 55. Р. 185-189.

2. Максимов Д.А., Лактионов П.П., Белякин С.Н. Доменная регуляция экспрессии генов в районах интеркалярного гетерохроматина Drosophila melanogaster //Цитология. 2013. V. 55. Р. 190-193.

3. Abremski К., Hoess R. Bacteriophage PI site-specific recombination. Purification and properties of the Cre recombinase protein // J Biol Chem. 1984. V. 259. P. 1509-1514.

4. Arbouzova N.I., Zeidler M.P. JAK/STAT signalling in Drosophila: insights into conserved regulatory and cellular functions // Development. 2006. V. 133. P. 2605-2616.

5. Ayyar S., Jiang J., Collu A., White-Cooper H., White R.A. Drosophila TGIF is essential for developmentally regulated transcription in spermatogenesis // Development. 2003. V. 130. P. 2841-2852.

6. Barreau C., Benson E., Gudmannsdottir E., Newton F., White-Cooper H. Post-meiotic transcription in Drosophila testes // Development. 2008a. V. 135. P. 1897-1902.

7. Barreau C., Benson E., White-Cooper H. Comet and cup genes in Drosophila spermatogenesis: the first demonstration of post-meiotic transcription // Biochem Soc Trans. 2008b. V. 36. P. 540-542.

8. Beall E.L., Lewis P.W., Bell M., Rocha M., Jones D.L., Botchan M.R. Discovery of tMAC: a Drosophila testis-specific meiotic arrest complex paralogous to Myb-Muv В // Genes Dev. 2007. V. 21. P. 904-919.

9. Becker P.B., Horz W. ATP-dependent nucleosome remodeling // Annu Rev Biochem. 2002. V. 71. P. 247-273.

10. Belyakin S.N., Babenko V.N., Maksimov D.A., Shloma V.V., Kvon E.Z., Belyaeva E.S., Zhimulev I.F. Gene density profile reveals the marking of late replicated domains in the Drosophila melanogaster genome // Chromosoma. 2010. V. 119. P. 589-600.

11. Belyakin S.N., Christophides G.K., Alekseyenko A.A., Kriventseva E.V., Belyaeva E.S., Nanayev R.A., Makunin I.V., Kafatos F.C., Zhimulev I.F. Genomic analysis of Drosophila chromosome underreplication reveals a link between replication control and transcriptional territories // Proc Natl Acad Sci USA. 2005. V. 102. P. 8269-8274.

12. Bhat K.M. The posterior determinant gene nanos is required for the maintenance of the adult germline stem cells during Drosophila oogenesis // Genetics. 1999. V. 151. P. 1479-1492.

13. Bischof J., Maeda R.K., Hediger M., Karch F., Basler K. An optimized transgenesis system for Drosophila using germ-line-specific phiC31 integrases // Proc Natl Acad Sci USA. 2007. V. 104. P. 3312-3317.

14

15

16

17

18

19

20

21,

22,

23,

24,

25,

26.

27.

Bouazoune K., Brehm A. ATP-dependent chromatin remodeling complexes in Drosophila // Chromosome Res. 2006. V. 14. P. 433-449. Boutanaev A.M., Kalmykova A.I., Shevelyov Y.Y., Nurminsky D.I. Large clusters of co-expressed genes in the Drosophila genome // Nature. 2002. V. 420. P. 666-669.

Boyer L.A., Plath K., Zeitlinger J., Brambrink T., Medeiros L.A., Lee T.I., Levine S.S., Wernig M., Tajonar A., Ray M.K., Bell G.W., Otte A.P., Vidal M., Gifford D.K., Young R.A., Jaenisch R. Polycomb complexes repress developmental regulators in murine embryonic stem cells // Nature. 2006. V. 441. P. 349-353.

Boyle M., DiNardo S. Specification, migration and assembly of the somatic cells of the Drosophila gonad //Development. 1995. V. 121. P. 1815-1825. Brand A.H., Perrimon N. Targeted gene expression as a means of altering cell fates and generating dominant phenotypes // Development. 1993. V. 118. P. 401-415.

Braun R.E. Packaging paternal chromosomes with protamine // Nat Genet. 2001. V. 28. P. 10-12.

Brawley C., Matunis E. Regeneration of male germline stem cells by spermatogonial dedifferentiation in vivo // Science. 2004. V. 304. P. 13311334.

Brooks J.E., Blumenthal R.M., Gingeras T.R. The isolation and characterization of the Escherichia coli DNA adenine methylase (dam) gene " //Nucleic Acids Res. 1983. V. 11. P. 837-851.

Camara N., Whitworth C., Van Doren M. The creation of sexual dimorphism in the Drosophila soma // Curr Top Dev Biol. 2008. V. 83. P. 65-107.

Caron H., van Schaik B., van der Mee M., Baas F., Riggins G., van Sluis P., Hermus M.C., van Asperen R., Boon K., Voute P.A., Heisterkamp S., van Kampen A., Versteeg R. The human transcriptome map: clustering of highly expressed genes in chromosomal domains // Science. 2001. V. 291. P. 1289-1292.

Chamberlain S.J., Yee D., Magnuson T. Polycomb repressive complex 2 is dispensable for maintenance of embryonic stem cell pluripotency // Stem Cells. 2008. V. 26. P. 1496-1505.

Chen X., Hiller M., Sancak Y., Fuller M.T. Tissue-specific TAFs counteract Polycomb to turn on terminal differentiation // Science. 2005. V. 310. P. 869-872.

Chen X., Lu C., Prado J.R., Eun S.H., Fuller M.T. Sequential changes at differentiation gene promoters as they become active in a stem cell lineage // Development. 2011. V. 138. P. 2441-2450.

Cheng J., Tiyaboonchai A., Yamashita Y.M., Hunt A.J. Asymmetric division of cyst stem cells in Drosophila testis is ensured by anaphase spindle repositioning//Development. 2011. V. 138. P. 831-837.

28. Cherry C.M., Matunis E.L. Epigenetic regulation of stem cell maintenance in the Drosophila testis via the nucleosome-remodeling factor NURF // Cell Stem Cell. 2010. V. 6. P. 557-567.

29. Chintapalli V.R., Wang J., Dow J.A. Using FlyAtlas to identify better Drosophila melanogaster models of human disease // Nat Genet. 2007. V. 39. P. 715-720.

30. Cohen B.A., Mitra R.D., Hughes J.D., Church G.M. A computational analysis of whole-genome expression data reveals chromosomal domains of gene expression // Nat Genet. 2000. V. 26. P. 183-186.

31. Dansereau D.A., Lasko P. The development of germline stem cells in Drosophila // Methods Mol Biol. 2008. V. 450. P. 3-26.

32. Davies E.L., Fuller M.T. Regulation of self-renewal and differentiation in adult stem cell lineages: lessons from the Drosophila male germ line // Cold Spring Harb Symp Quant Biol. 2008. V. 73. P. 137-145.

33. Davis M.W., Morton J.J., Carroll D., Jorgensen E.M. Gene activation using FLP recombinase in C. elegans//PLoS Genet. 2008. V. 4. P. el000028.

34. de Cuevas M., Lilly M.A., Spradling A.C. Germline cyst formation in Drosophila // Annu Rev Genet. 1997. V. 31. P. 405-428.

35. de Cuevas M., Matunis E.L. The stem cell niche: lessons from the Drosophila testis//Development. 2011. V. 138. P. 2861-2869.

36. de Wit E., Greil F., van Steensel B. Genome-wide HP1 binding in Drosophila: developmental plasticity and genomic targeting signals // Genome Res. 2005. V. 15. P. 1265-1273.

37. Deshpande G., Calhoun G., Schedl P. Overlapping mechanisms function to establish transcriptional quiescence in the embryonic Drosophila germline // Development. 2004. V. 131. P. 1247-1257.

38. Doggett K., Jiang J., Aleti G., White-Cooper H. Wake-up-call, a lin-52 paralogue, and Always early, a lin-9 homologue physically interact, but have opposing functions in regulating testis-specific gene expression // Dev Biol. 2011. V. 355. P. 381-393.

39. Dorus S., Busby S.A., Gerike U., Shabanowitz J., Hunt D.F., Karr T.L. Genomic and functional evolution of the Drosophila melanogaster sperm proteome//Nat Genet. 2006. V. 38. P. 1440-1445.

40. Eisen M.B., Spellman P.T., Brown P.O., Botstein D. Cluster analysis and display of genome-wide expression patterns // Proc Natl Acad Sci USA. 1998. V. 95. P. 14863-14868.

41. Ephrussi A., Lehmann R. Induction of germ cell formation by oskar // Nature. 1992. V. 358. P. 387-392.

42. Eun S.H., Stoiber P.M., Wright H.J., McMurdie K.E., Choi C.H., Gan Q., Lim C., Chen X. MicroRNAs downregulate Bag of marbles to ensure proper terminal differentiation in the Drosophila male germline // Development. 2013. V. 140. P. 23-30.

43. Evans C.J., Olson J.M., Ngo K.T., Kim E., Lee N.E., Kuoy E., Patananan A.N., Sitz D., Tran P., Do M.T., Yackle K., Cespedes A., Hartenstein V.,

Call G.B., Banerjee U. G-TRACE: rapid Gal4-based cell lineage analysis in Drosophila//Nat Methods. 2009. V. 6. P. 603-605.

44. Fabrizio J.J., Hime G., Lemmon S.K., Bazinet C. Genetic dissection of sperm individualization in Drosophila melanogaster // Development. 1998. V. 125. P. 1833-1843.

45. Filion G.J., van Bemmel J.G., Braunschweig U., Talhout W., Kind J., Ward L.D., Brugman W., de Castro I.J., Kerkhoven R.M., Bussemaker H.J., van Steensel B. Systematic protein location mapping reveals five principal chromatin types in Drosophila cells // Cell. 2010. V. 143. P. 212-224.

46. Flaherty M.S., Salis P., Evans C.J., Ekas L.A., Marouf A., Zavadil J., Banerjee U., Bach E.A. chinmo is a functional effector of the JAK/STAT pathway that regulates eye development, tumor formation, and stem cell self-renewal in Drosophila // Dev Cell. 2010. V. 18. P. 556-568.

47. Forbes A., Lehmann R. Nanos and Pumilio have critical roles in the development and function of Drosophila germline stem cells // Development. 1998. V. 125. P. 679-690.

48. Forrest K.M., Clark I.E., Jain R.A., Gavis E.R. Temporal complexity within a translational control element in the nanos mRNA // Development. 2004. V. 131. P. 5849-5857.

49. Forstemann K., Tomari Y., Du T., Vagin V.V., Denli A.M., Bratu D.P., Klattenhoff C., Theurkauf W.E., Zamore P.D. Normal microRNA maturation and germ-line stem cell maintenance requires Loquacious, a double-stranded RNA-binding domain protein // PLoS Biol. 2005. V. 3. P. e236.

50. Fuller M.T. Genetic control of cell proliferation and differentiation in Drosophila spermatogenesis // Semin Cell Dev Biol. 1998. V. 9. P. 433444.

51. Fuller M.T. 1993. Spermatogenesis. In: Arias MBaAM, editor. The Development of Drosophila. Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Press, p 71-147.

52. Gan Q., Schones D.E., Ho Eun S., Wei G., Cui K., Zhao K., Chen X. Monovalent and unpoised status of most genes in undifferentiated cell-enriched Drosophila testis//Genome Biol. 2010. V. 11. P. R42.

53. Gavis E.R., Lunsford L., Bergsten S.E., Lehmann R. A conserved 90 nucleotide element mediates translational repression of nanos RNA // Development. 1996. V. 122. P. 2791-2800.

54. Georlette D., Ahn S., MacAlpine D.M., Cheung E., Lewis P.W., Beall E.L., Bell S.P., Speed T., Manak J.R., Botchan M.R. Genomic profiling and expression studies reveal both positive and negative activities for the Drosophila Myb MuvB/dREAM complex in proliferating cells // Genes Dev. 2007. V. 21. P. 2880-2896.

55. Germann S., Gaudin V. Mapping in vivo protein-DNA interactions in plants by DamID, a DNA adenine methylation-based method // Methods Mol Biol. 2011. V. 754. P. 307-321.

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67.

68

69.

70.

Gilboa L., Lehmann R. Repression of primordial germ cell differentiation parallels germ line stem cell maintenance // Curr Biol. 2004. V. 14. P. 981986.

Goldman M.A. The chromatin domain as a unit of gene regulation // Bioessays. 1988. V. 9. P. 50-55.

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

Gonczy P., DiNardo S. The germ line regulates somatic cyst cell proliferation and fate during Drosophila spermatogenesis // Development. 1996. V. 122. P. 2437-2447.

Gonczy P., Matunis E., DiNardo S. bag-of-marbles and benign gonial cell neoplasm act in the germline to restrict proliferation during Drosophila spermatogenesis//Development. 1997. V. 124. P. 4361-4371. Gonzalez C., Casal J., Ripoll P. Relationship between chromosome content and nuclear diameter in early spermatids of Drosophila melanogaster // Genet Res. 1989. V. 54. P. 205-212.

Greil F., Moorman C., van Steensel B. DamID: mapping of in vivo proteingenome interactions using tethered DNA adenine methyltransferase // Methods Enzymol. 2006. V.410. P. 342-359.

Groth A.C., Fish M., Nusse R., Calos M.P. Construction of transgenic Drosophila by using the site-specific integrase from phage phiC31 // Genetics. 2004. V. 166. P. 1775-1782.

Hales K.G., Fuller M.T. Developmentally regulated mitochondrial fusion mediated by a conserved, novel, predicted GTPase // Cell. 1997. V. 90. P. 121-129.

Hanyu-Nakamura K., Sonobe-Nojima H., Tanigawa A., Lasko P., Nakamura A. Drosophila Pgc protein inhibits P-TEFb recruitment to chromatin in primordial germ cells // Nature. 2008. V. 451. P. 730-733. Hardy R.W., Tokuyasu K.T., Lindsley D.L., Garavito M. The germinal proliferation center in the testis of Drosophila melanogaster // J Ultrastruct Res. 1979. V. 69. P. 180-190.

Harrison D.A., McCoon P.E., Binari R., Gilman M., Perrimon N. Drosophila unpaired encodes a secreted protein that activates the JAK signaling pathway // Genes Dev. 1998. V. 12. P. 3252-3263.

Hatfield S.D., Shcherbata H.R., Fischer K.A., Nakahara K., Carthew R.W., Ruohola-Baker H. Stem cell division is regulated by the microRNA pathway //Nature. 2005. V. 435. P. 974-978.

Hempel L.U., Kalamegham R., Smith J.E., 3rd, Oliver B. Drosophila germline sex determination: integration of germline autonomous cues and somatic signals // Curr Top Dev Biol. 2008. V. 83. P. 109-150. Hempel L.U., Rathke C., Raja S.J., Renkawitz-Pohl R. In Drosophila, don juan and don juan like encode proteins of the spermatid nucleus and the flagellum and both are regulated at the transcriptional level by the TAF 1180

cannonball while translational repression is achieved by distinct elements // Dev Dyn. 2006. V. 235. P. 1053-1064.

71. Hiller M., Chen X., Pringle M.J., Suchorolski M., Sancak Y., Viswanathan S., Bolival B., Lin T.Y., Marino S., Fuller M.T. Testis-specific TAF homologs collaborate to control a tissue-specific transcription program // Development 2004. V. 131. P. 5297-5308.

72. Hiller M.A., Lin T.Y., Wood C., Fuller M.T. Developmental regulation of transcription by a tissue-specific TAF homolog // Genes Dev. 2001. V. 15. P. 1021-1030.

73. Hime G.R., Brill J.A., Fuller M.T. Assembly of ring canals in the male germ line from structural components of the contractile ring // J Cell Sci. 1996. V. 109 (Pt 12). P. 2779-2788.

74. Hoffman B.G., Jones SJ. Genome-wide identification of DNA-protein interactions using chromatin immunoprecipitation coupled with flow cell sequencing//J Endocrinol. 2009. V. 201. P. 1-13.

75. Holland S., Ioannou D., Haines S., Brown W.R. Comparison of Dam tagging and chromatin immunoprecipitation as tools for the identification of the binding sites for S. pombe CENP-C // Chromosome Res. 2005. V. 13. P. 73-83.

76. Insco M.L., Bailey A.S., Kim J., Olivares G.H., Wapinski O.L., Tam C.H., Fuller M.T. A self-limiting switch based on translational control regulates the transition from proliferation to differentiation in an adult stem'cell ' lineage // Cell Stem Cell. 2012. V. 11. P. 689-700.

77. Insco M.L., Leon A., Tam C.H., McKearin D.M., Fuller M.T. Accumulation of a differentiation regulator specifies transit amplifying division number in an adult stem cell lineage // Proc Natl Acad Sci USA. 2009. V. 106. P. 22311-22316.

78. Jiang J., Benson E., Bausek N., Doggett K., White-Cooper H. Tombola, a tesmin/TSOl-family protein, regulates transcriptional activation in the Drosophila male germline and physically interacts with always early // Development. 2007. V. 134. P. 1549-1559.

79. Jiang J., White-Cooper H. Transcriptional activation in Drosophila spermatogenesis involves the mutually dependent function of aly and a novel meiotic arrest gene cookie monster // Development. 2003. V. 130. P. 563-573.

80. Jin Z., Xie T. Dcr-1 maintains Drosophila ovarian stem cells // Curr Biol. 2007. V. 17. P. 539-544.

81. Kalmykova A.I., Nurminsky D.I., Ryzhov D.V., Shevelyov Y.Y. Regulated chromatin domain comprising cluster of co-expressed genes in Drosophila melanogaster//Nucleic Acids Res. 2005. V. 33. P. 1435-1444.

82. Kawase E., Wong M.D., Ding B.C., Xie T. Gbb/Bmp signaling is essential for maintaining germline stem cells and for repressing bam transcription in the Drosophila testis//Development. 2004. V. 131. P. 1365-1375.

83. Kent W.J., Sugnet C.W., Furey T.S., Roskin K.M., Pringle T.H., Zahler A.M., Haussler D. The human genome browser at UCSC // Genome Res. 2002. V. 12. P. 996-1006.

84. Kharchenko P.V., Alekseyenko A.A., Schwartz Y.B., Minoda A., Riddle N.C., Ernst J., Sabo P.J., Larschan E., Gorchakov A.A., Gu T., Linder-Basso D., Plachetka A., Shanower G., Tolstorukov M.Y., Luquette L.J., Xi R., Jung Y.L., Park R.W., Bishop E.P., Canfield T.K., Sandstrom R., Thurman R.E., MacAlpine D.M., Stamatoyannopoulos J.A., Kellis M., Elgin S.C., Kuroda M.I., Pirrotta V., Karpen G.H., Park P.J. Comprehensive analysis of the chromatin landscape in Drosophila melanogaster // Nature. 2011. V. 471. P. 480-485.

85. Kiger A.A., Jones D.L., Schulz C., Rogers M.B., Fuller M.T. Stem cell self-renewal specified by JAK-STAT activation in response to a support cell cue // Science. 2001. V. 294. P. 2542-2545.

86. Kiger A.A., White-Cooper H., Fuller M.T. Somatic support cells restrict germline stem cell self-renewal and promote differentiation // Nature. 2000. V. 407. P. 750-754.

87. Kirilly D., Spana E.P., Perrimon N., Padgett R.W., Xie T. BMP signaling is required for controlling somatic stem cell self-renewal in the Drosophila ovary // Dev Cell. 2005. V. 9. P. 651-662.

88. Korenjak M., Taylor-Harding B., Binne U.K., Satterlee J.S., Stevaux O., Aasland R., White-Cooper H., Dyson N., Brehm A. Native E2F/RBF complexes contain Myb-interacting proteins and repress transcription of developmentally controlled E2F target genes // Cell. 2004. V. 119. P. 181193.

89. Leatherman J.L., Dinardo S. Zfh-1 controls somatic stem cell self-renewal in the Drosophila testis and nonautonomously influences germline stem cell self-renewal // Cell Stem Cell. 2008. V. 3. P. 44-54.

90. Lee H., Ohno K., Voskoboynik Y., Ragusano L., Martinez A., Dimova D.K. Drosophila RB proteins repress differentiation-specific genes via two different mechanisms//Mol Cell Biol. 2010. V. 30. P. 2563-2577.

91. Lee H., Ragusano L., Martinez A., Gill J., Dimova D.K. A dual role for the dREAM/MMB complex in the regulation of differentiation-specific E2F/RB target genes // Mol Cell Biol. 2012. V. 32. P. 2110-2120.

92. Lee T., Luo L. Mosaic analysis with a repressible cell marker (MARCM) for Drosophila neural development // Trends Neurosci. 2001. V. 24. P. 251254.

93. Lee T., Luo L. Mosaic analysis with a repressible cell marker for studies of gene function in neuronal morphogenesis // Neuron. 1999. V. 22. P. 451461.

94. Lee T.I., Jenner R.G., Boyer L.A., Guenther M.G., Levine S.S., Kumar R.M., Chevalier B., Johnstone S.E., Cole M.F., Isono K., Koseki H., Fuchikami T., Abe K., Murray H.L., Zucker J.P., Yuan B., Bell G.W., Herbolsheimer E., Hannett N.M., Sun K., Odom D.T., Otte A.P., Volkert T.L., Bartel D.P., Melton D.A., Gifford D.K., Jaenisch R., Young R.A.

Control of developmental regulators by Polycomb in human embryonic stem cells//Cell. 2006a. V. 125. P. 301-313.

95. Lee T.I., Johnstone S.E., Young R.A. Chromatin immunoprecipitation and microarray-based analysis of protein location // Nat Protoc. 2006b. V. 1. P. 729-748.

96. Lee Y.S., Nakahara K., Pham J.W., Kim K., He Z., Sontheimer E.J., Carthew R.W. Distinct roles for Drosophila Dicer-1 and Dicer-2 in the siRNA/miRNA silencing pathways // Cell. 2004. V. 117. P. 69-81.

97. Lesch B.J., Page D.C. Genetics of germ cell development // Nat Rev Genet. 2012. V. 13. P. 781-794.

98. Lewis P.W., Beall E.L., Fleischer T.C., Georlette D., Link A.J., Botchan M.R. Identification of a Drosophila Myb-E2F2/RBF transcriptional repressor complex // Genes Dev. 2004. V. 18. P. 2929-2940.

99. Li Y., Minor N.T., Park J.K., McKearin D.M., Maines J.Z. Bam and Bgcn antagonize Nanos-dependent germ-line stem cell maintenance // Proc Natl Acad Sci USA. 2009. V. 106. P. 9304-9309.

100. Lighthouse D.V., Buszczak M., Spradling A.C. New components of the Drosophila fusome suggest it plays novel roles in signaling and transport // Dev Biol. 2008. V. 317. P. 59-71.

101. Lin H., Yue L., Spradling A.C. The Drosophila fusome, a germline-specific organelle, contains membrane skeletal proteins and functions in cyst formation//Development. 1994. V. 120. P. 947-956.

102. Lin T.Y., Viswanathan S., Wood C., Wilson P.G., Wolf N., Fuller M.T. Coordinate developmental control of the meiotic cell cycle and spermatid differentiation in Drosophila males//Development. 1996. V. 122. P. 13311341.

103. Lindsley D.L., Tokuyasu K.T. 1980. Spermatogenesis. In: Ashburner M, Wright T, editors. The Genetics and Biology of Drosophila. NY: Academic Press, p 225-294.

104. Liu W., Hou S.X. Genetic tools used for cell lineage tracing and gene manipulation in Drosophila germline stem cells // Methods Mol Biol. 2008. V. 450. P. 61-70.

105. Luo S.D., Shi G.W., Baker B.S. Direct targets of the D. melanogaster DSXF protein and the evolution of sexual development // Development. 2011. V. 138. P. 2761-2771.

106. Magnani L., Eeckhoute J., Lupien M. Pioneer factors: directing transcriptional regulators within the chromatin environment // Trends Genet. 2011. V. 27. P. 465-474.

107. Mahowald A.P. Assembly of the Drosophila germ plasm // Int Rev Cytol. 2001. V. 203. P. 187-213.

108. Manak J.R., Mitiku N., Lipsick J.S. Mutation of the Drosophila homologue of the Myb protooncogene causes genomic instability // Proc Natl Acad Sci USA. 2002. V. 99. P. 7438-7443.

109. Manak J.R., Wen H., Van T., Andrejka L., Lipsick J.S. Loss of Drosophila Myb interrupts the progression of chromosome condensation // Nat Cell Biol. 2007. V. 9. P. 581-587.

110. Marinus M.G., Morris N.R. Isolation of deoxyribonucleic acid methylase mutants of Escherichia coli K-12 // J Bacterid. 1973. V. 114. P. 11431150.

111. Markstein M., Pitsouli C., Villalta C., Celniker S.E., PerrimonN. Exploiting position effects and the gypsy retrovirus insulator to engineer precisely expressed transgenes // Nat Genet. 2008. V. 40. P. 476-483.

112. Martin S.S., Pulido E., Chu V.C., Lechner T.S., Baldwin E.P. The order of strand exchanges in Cre-LoxP recombination and its basis suggested by the crystal structure of a Cre-LoxP Holliday junction complex // J Mol Biol. 2002. V. 319. P. 107-127.

113. Martinez-Balbas M.A., Tsukiyama T., Gdula D., Wu C. Drosophila NURF-55, a WD repeat protein involved in histone metabolism // Proc Natl Acad SciUS A. 1998. V. 95. P. 132-137.

114. Martinho R.G., Kunwar P.S., Casanova J., Lehmann R. A noncoding RNA is required for the repression of RNApolII-dependent transcription in primordial germ cells // Curr Biol. 2004. V. 14. P. 159-165.

115. Meadows L.A., Chan Y.S., Roote J., Russell S. Neighbourhood continuity is not required for correct testis gene expression in Drosophila // PLoS Biol. 2010: V. 8. P.el000552.

116. Metcalf C.E., Wassarman D.A. Nucleolar colocalization of TAF1 and testis-specific TAFs during Drosophila spermatogenesis // Dev Dyn. 2007. V. 236. P. 2836-2843.

117. Monk A.C., Siddall N.A., Fraser B., McLaughlin E.A., Hime G.R. Differential roles of HOW in male and female Drosophila germline differentiation // PLoS One. 2011. V. 6. P. e28508.

118. Nakamura A., Amikura R., Mukai M., Kobayashi S., Lasko P.F. Requirement for a noncoding RNA in Drosophila polar granules for germ cell establishment//Science. 1996. V. 274. P. 2075-2079.

119. Noguchi T., Miller K.G. A role for actin dynamics in individualization during spermatogenesis in Drosophila melanogaster // Development. 2003. V. 130. P. 1805-1816.

120. O'Connell J., Hojsgaard S. Hidden Semi Markov Models for Multiple Observation Sequences: The mhsmm Package for R // Journal of Statistical Software. 2011. V. 39. P. 1-22.

121. Parisi M., Nuttall R., Edwards P., Minor J., Naiman D., Lu J., Doctolero M., Vainer M., Chan C., Malley J., Eastman S., Oliver B. A survey of ovary-, testis-, and soma-biased gene expression in Drosophila melanogaster adults // Genome Biol. 2004. V. 5. P. R40.

122. Pek J.W., Lim A.K., Kai T. Drosophila maelstrom ensures proper germline stem cell lineage differentiation by repressing microRNA-7 // Dev Cell. 2009. V. 17. P. 417-424.

123. Perezgasga L., Jiang J., Bolival B., Jr., Hiller M., Benson E., Fuller M.T., White-Cooper H. Regulation of transcription of meiotic cell cycle and terminal differentiation genes by the testis-specific Zn-finger protein matotopetli//Development. 2004. V. 131. P. 1691-1702.

124. Raftery L.A., Sutherland D.J. TGF-beta family signal transduction in Drosophila development: from Mad to Smads // Dev Biol. 1999. V. 210. P. 251-268.

125. Rudolph T., Yonezawa M., Lein S., Heidrich K., Kubicek S., Schafer C., Phalke S., Walther M., Schmidt A., Jenuwein T., Reuter G. Heterochromatin formation in Drosophila is initiated through active removal of H3K4 methylation by the LSD1 homolog SU(VAR)3-3 // Mol Cell. 2007. V. 26. P. 103-115.

126. Saito K., Ishizuka A., Siomi H., Siomi M.C. Processing of pre-microRNAs by the Dicer-1-Loquacious complex in Drosophila cells // PLoS Biol. 2005. V.3. P.e235.

127. Sarkar A., Parikh N., Hearn S.A., Fuller M.T., Tazuke S.I., Schulz C. Antagonistic roles of Rac and Rho in organizing the germ cell microenvironment // Curr Biol. 2007. V. 17. P. 1253-1258.

128. Schaner C.E., Deshpande G., Schedl P.D., Kelly W.G. A conserved chromatin architecture marks and maintains the restricted germ cell lineage in worms and flies // Dev Cell. 2003. V. 5. P. 747-757.

129. Schulz C., Kiger A.A., Tazuke S.I., Yamashita Y.M., Pantalena-Filho L.C., Jones D.L., Wood C.G., Fuller M.T. A misexpression screen reveals effects of bag-of-marbles and TGF beta class signaling on the Drosophila male germ-line stem cell lineage // Genetics. 2004. V. 167. P. 707-723.

130. Schulz C., Wood C.G., Jones D.L., Tazuke S.I., Fuller M.T. Signaling from germ cells mediated by the rhomboid homolog stet organizes encapsulation by somatic support cells // Development. 2002. V. 129. P. 4523-4534.

131. Schwartz Y.B., Pirrotta V. Polycomb complexes and epigenetic states // Curr Opin Cell Biol. 2008. V. 20. P. 266-273.

132. Schwartz Y.B., Pirrotta V. Polycomb silencing mechanisms and the management of genomic programmes // Nat Rev Genet. 2007. V. 8. P. 922.

133. Shen R., Weng C., Yu J., Xie T. eIF4A controls germline stem cell self-renewal by directly inhibiting BAM function in the Drosophila ovary // Proc Natl Acad Sci USA. 2009. V. 106. P. 11623-11628.

134. Sher N., Bell G.W., Li S., Nordman J., Eng T., Eaton M.L., Macalpine D.M., Orr-Weaver T.L. Developmental control of gene copy number by repression of replication initiation and fork progression // Genome Res. 2012. V. 22. P. 64-75.

135. Shevelyov Y.Y., Lavrov S.A., Mikhaylova L.M., Nurminsky I.D., Kulathinal R.J., Egorova K.S., Rozovsky Y.M., Nurminsky D.I. The B-type lamin is required for somatic repression of testis-specific gene clusters // Proc Natl Acad Sci USA. 2009. V. 106. P. 3282-3287.

136. Siegal M.L., Hartl D.L. Transgene Coplacement and high efficiency site-specific recombination with the Cre/loxP system in Drosophila // Genetics. 1996. V. 144. P. 715-726.

137. Sim C.K., Perry S., Tharadra S.K., Lipsick J.S., Ray A. Epigenetic regulation of olfactory receptor gene expression by the Myb-MuvB/dREAM complex//Genes Dev. 2012. V. 26. P. 2483-2498.

138. Spradling A.C., Rubin G.M. Transposition of cloned P elements into Drosophila germ line chromosomes // Science. 1982. V. 218. P. 341-347.

139. Struhl G., Basler K. Organizing activity of wingless protein in Drosophila // Cell. 1993. V. 72. P. 527-540.

140. Thomson T., Lasko P. Drosophila tudor is essential for polar granule assembly and pole cell specification, but not for posterior patterning // Genesis. 2004. V. 40. P. 164-170.

141. Tokuyasu K.T. Dynamics of spermiogenesis in Drosophila melanogaster. VI. Significance of "onion" nebenkern formation // J Ultrastruct Res. 1975. V. 53. P. 93-112.

142. Tokuyasu K.T., Peacock W.J., Hardy R.W. Dynamics of spermiogenesis in Drosophila melanogaster. I. Individualization process // Z Zellforsch MikroskAnat. 1972a. V. 124. P. 479-506.

143. Tokuyasu K.T., Peacock W.J., Hardy R.W. Dynamics of spermiogenesis in Drosophila melanogaster. II. Coiling process // Z Zellforsch Mikrosk Anat. 1972b. V. 127. P. 492-525.

144. Tulina N., Matunis E. Control of stem cell self-renewal in Drosophila spermatogenesis by JAK-STAT signaling // Science. 2001. V. 294. P. 2546-2549.

145. Van Doren M., Williamson A.L., Lehmann R. Regulation of zygotic gene expression in Drosophila primordial germ cells // Curr Biol. 1998. V. 8. P. 243-246.

146. van Steensel B., Delrow J., Henikoff S. Chromatin profiling using targeted DNA adenine methyltransferase // Nat Genet. 2001. V. 27. P. 304-308.

147. van Steensel B., Henikoff S. Identification of in vivo DNA targets of chromatin proteins using tethered dam methyltransferase // Nat Biotechnol. 2000. V. 18. P. 424-428.

148. Voog J., D'Alterio C., Jones D.L. Multipotent somatic stem cells contribute to the stem cell niche in the Drosophila testis // Nature. 2008. V. 454. P. 1132-1136.

149. Wakimoto B.T. Doubling the rewards: testis ESTs for Drosophila gene discovery and spermatogenesis expression profile analysis // Genome Res. 2000. V. 10. P. 1841-1842.

150. Wallenfang M.R., Nayak R., DiNardo S. Dynamics of the male germline stem cell population during aging of Drosophila melanogaster // Aging Cell. 2006. V. 5. P. 297-304.

151. Wang Z., Lin H. Nanos maintains germline stem cell self-renewal by preventing differentiation // Science. 2004. V. 303. P. 2016-2019.

152. Wang Z., Mann R.S. Requirement for two nearly identical TGIF-related homeobox genes in Drosophila spermatogenesis // Development. 2003. V. 130. P. 2853-2865.

153. Warrior R. Primordial germ cell migration and the assembly of the Drosophila embryonic gonad//Dev Biol. 1994. V. 166. P. 180-194.

154. White-Cooper H. Molecular mechanisms of gene regulation during Drosophila spermatogenesis//Reproduction. 2010. V. 139. P. 11-21.

155. White-Cooper H., Davidson I. Unique aspects of transcription regulation in male germ cells // Cold Spring Harb Perspect Biol. 2011. V. 3. P.

156. White-Cooper H., Leroy D., MacQueen A., Fuller M.T. Transcription of meiotic cell cycle and terminal differentiation genes depends on a conserved chromatin associated protein, whose nuclear localisation is regulated // Development. 2000. V. 127. P. 5463-5473.

157. White-Cooper H., Schafer M.A., Alphey L.S., Fuller M.T. Transcriptional and post-transcriptional control mechanisms coordinate the onset of spermatid differentiation with meiosis I in Drosophila // Development. 1998. V. 125. P. 125-134.

158. Wilczynski B., Furlong E.E. Challenges for modeling global gene regulatory networks during development: insights from Drosophila // Dev Biol. 2010. V. 340. P. 161-169.

159. Wilson P.G. Centrosome inheritance in the male germ line of Drosophila requires hu-li tai-shao function // Cell Biol Int. 2005.' V. 29. P. 360-369.

160. Wines D.R., Talbert P.B., Clark D.V., Henikoff S. Introduction of a DNA methyltransferase into Drosophila to probe chromatin structure in vivo // Chromosoma. 1996. V. 104. P. 332-340.

161. Woolcock K.J., Gaidatzis D., Punga T., Buhler M. Dicer associates with chromatin to repress genome activity in Schizosaccharomyces pombe // Nat Struct Mol Biol. 2011. V. 18. P. 94-99.

162. Yamashita Y.M., Fuller M.T. Asymmetric stem cell division and function of the niche in the Drosophila male germ line // Int J Hematol. 2005. V. 82. P. 377-380.

163. Yamashita Y.M., Jones D.L., Fuller M.T. Orientation of asymmetric stem cell division by the APC tumor suppressor and centrosome // Science. 2003. V. 301. P. 1547-1550.

164. Yamashita Y.M., Mahowald A.P., Perlin J.R., Fuller M.T. Asymmetric inheritance of mother versus daughter centrosome in stem cell division // Science. 2007. V. 315. P. 518-521.

165. Yang I.V., Chen E., Hasseman J.P., Liang W., Frank B.C., Wang S., Sharov V., Saeed A.I., White J., Li J., Lee N.H., Yeatman T.J., Quackenbush J. Within the fold: assessing differential expression measures and reproducibility in microarray assays // Genome Biol. 2002. V. 3. P. research0062.

166. Yu J.Y., Reynolds S.H., Hatfield S.D., Shcherbata H.R., Fischer K.A., Ward E.J., Long D., Ding Y., Ruohola-Baker H. Dicer-1-dependent Dacapo suppression acts downstream of Insulin receptor in regulating cell division

of Drosophila germline stem cells // Development. 2009. V. 136. P. 14971507.

167. Zeeberg B.R., Feng W., Wang G., Wang M.D., Fojo A.T., Sunshine M., Narasimhan S., Kane D.W., Reinhold W.C., Lababidi S., Bussey K.J., Riss J., Barrett J.C., Weinstein J.N. GoMiner: a resource for biological interpretation of genomic and proteomic data // Genome Biol. 2003. V. 4. P. R28.