Министерство образования и науки Российской Федерации

Московский Государственный Гуманитарный Университет имени М.А. Шолохова

Факультет экологии и естественных наук

Выпускная квалификационная работа студентки 6 курса очно-заочного отделения экологии и естественных наук факультета

Теняновой Варвары Александровны

на тему

«Транскриптомный анализ генов контроля генеза митохондрий и реактивности иммунной системы при действии адаптогенов»

Научный руководитель: Нурбеков М.К. Рецензент: Допущена к защите:

Москва - 2012

Содержание

Введение 3

Цель 5

Задачи 5

Глава 1. Обзор литературы 7

1.1.Мышцы. Состав и пластичность 8

1.2.PGC-1 коактиваторы 11

PGC-1 и окислительный метаболизм 13

PGC-1 и типы волокон 14

PGC-1 и физические упражнения 16

PGC-1 и ангиогенез 19

PGC-1 и болезнь 22

1.3.Актуальные направления 25

Глава 2. Материалы и методы 27

2.1. Культивирование клеток 27

2.2. Выделение РНК 28

Выделение РНК из клеточной культуры набором «YellowSolve» 29

2.4. Методика ПЦР 30

Проведение процедуры обратной транскрипции 30

Проведение процедуры полимеразной цепной реакции 32

Метод горизонтального электрофореза в агарозном геле. 33

Результаты 34

Выводы 34

Список использованных источников 34

Список сокращений??

Введение

Основными органоидами энергетического обмена в животных клетках являются митохондрии. Их количество повышается при регулярной физической нагрузке. Этот процесс можно наблюдать в тканях скелетных мышц, сердечной мышце, печени, жировой и нервной ткани. При длительной гиподинамии происходит обратный процесс, в результате которого могут развиться такие заболевания как ожирение, диабет второго типа, атеросклероз и другие заболевания сердечно-сосудистой системы. В самом деле, физическая активность является одной из основных предпосылок для крепкого здоровья.

В силу вышесказанного, понимание молекулярных путей, лежащих в основе биогенеза митохондрий, представляет большой интерес. Значительный прогресс в раскрытии молекулярных механизмов, регулирующих синтез митохондрий был достигнут за последнее десятилетие. PGC-1 коактиваторы, по-видимому, играют ключевую роль, т.к. они запускают каскад процессов биогенеза митохондрий, и тем самым представляют большой интерес с точки зрения мышечной биоэнергетики. PGC-1α и PGC-1β очень сильно регулируют широкий спектр базовых генетических программ контроля обменных процессов, в том числе активацию окисления жирных кислот, окислительное фосфорилирование, а также многочисленные сопутствующие активности, необходимые для поддержания функций митохондрий. Непосредственный механизм действия коактиватора PGC-1α заключается в активации закодированных в ядре генов, вовлеченных в биогенез митохондрий через активацию не менее трех транскрипционных факторов. Эти факторы взаимодействуют и активируют регуляторные локусы у многих митохондриальных генов, закодированных в ядре. Гены окисления жирных кислот, который является в значительной степени митохондриальным процессом, регулируются через коактивацию ядерного PPARa рецептора. PGC-1α также активирует экспрессию митохондриальных факторов транскрипции. Эти факторы являются ключевыми регуляторами пролиферации и транскрипции митохондриального генома. Для поддержания функциональности большинства тканей организма необходимо поддерживать на оптимальном высоком уровне активность митохондрий, которые особенно подвержены повреждениям и являются основным источником оксидативного стресса в клетках и организме. Как уже отмечалось, ключевым регулятором биогенеза и функций митохондрий является ген PGC-1α и его белковый продукт.

Эффективный контроль биогенеза митохондрий критически важен для поддержания уровня продукции энергии, предотвращения эндогенного окислительного стресса и, в конце концов, для замедления старения организма. Следовательно, исключительно важным является поиск различных биологически активных соединений и препаратов, способных тканеспецифически активировать указанный ген на различных уровнях и, в зависимости, от выявляемых тонких механизмов активирующего действия препаратов рекомендовать их для различных целей общей или специфической активации функций митохондрий и регуляции энергетического метаболизма в клетках, тканях и организме человека.

В соответствии с вышесказанным, в планируемой работе, с целью поиска подходов к специфической модуляции гена PGC-1α, мы планировали решение серии взаимосвязанных задач методического и методологического плана. В частности, предполагалось освоение методик культивирования клеток человека для постановки in vitro экспериментов, методик получения чистых и недеградированных препаратов РНК, пригодных для дальнейших молекулярно-генетических процедур, включая ПЦР и ПЦР в реальном времени. В конечном этапе дипломной работы предполагается проведения пробного in vitro эксперимента по воздействию выбранного перечня биологически активных препаратов (трекрезан, кверцетин, амарант, дигидрокверцетин) на функциональную активность гена PGC-1α по продуцируемой в культивируемых клетках специфической мРНК

Цель

Провести всесторонний анализ регуляторной роли гена PGC-1α в контроле метаболических процессов, отработать и оптимизировать методики получения препаратов РНК из культуры клеток, а также изучить возможные подходы к специфической модуляции гена PGC-1α, при действии различных биологически активных соединений.

В частности предполагалось освоение методик культивирования клеток человека для постановки invitroэкспериментов, методик получения чистых и недеградированных препаратов РНК, пригодных для дальнейших молекулярно-генетических процедур, включая ПЦР и ПЦР в реальном времени. В конечном этапе дипломной работы предполагается проведения пробногоinvitroэксперимента по воздействию выбранного перечня биологически активных препаратов (трекрезан, кверцетин, амарант, дигидрокверцетин) на функциональную активность гена PGC-1α по продуцируемой в культивируемых клетках специфической мРНК

Задачи

1. Подробный анализ роли гена PGC-1α в регуляции энергетических обменных процессов в различных тканях и влияние вариаций гена на склонность к распространенным патологиям.

2. Отработка и отладка методик получения препаратов и РНК, пригодных для ПЦР-анализа из культур клеток

3. Освоение и оптимизация методик анализа активности гена PGC-1αчерез специфическую мРНК.

4. Предварительный анализ характера воздействия распространенных биологически активных соединений и адаптогенов на уровень активности гена PGC-1α.