Study of the mechanism of gene expression regulation at the level of functional organization of chromatin domains.

Abstract

- 1 - ABSTRAKT Jadérka (nucleoli) se vytvářejí na základě aktivity genů ribozomální DNA (rDNA), nazývaných Nucleolus Organizer Regions (NOR). Základní komponenty jadérek, fibrilární centra (FC) a denzní fibrilární komponenty (DFC) společně tvoří takzvané FC/DFC jednotky. Tyto jednotky jsou centry transkripce rDNA pomocí RNA polymerázy I (pol I), stejně jako raného procesingu, ve kterém hraje podstatnou roli protein fibrilarin. Každá FC/DFC jednotka pravděpodobně odpovídá jedinému transkripčně aktivnímu genu. V naší práci jsme studovali morfologicko-funkční změny FC/DFC jednotek v průběhu buněčného cyklu. Analýza pomocí korelativní světelné a elektronové mikroskopie prokázala, že pozitivní signály pro polymerázu I a fibrilarin v nukleárních kuličkách odpovídají jednotlivým FC/DFC jednotkám. Pozorování in vivo prokázala, že v časné S fázi, když byly replikovány transkripčně aktivní ribosomální geny, se počet jednotek v každé buňce zvýšil o 60 až 80 %. Během tohoto období jednotky přechodně ztratily pol I ale ne fibrilarin. Poté se až do konce interfáze počet jednotek nezměnil a jejich duplikace se dokončila až po rozdělení buněk v polovině G1 fáze. Tento zvláštní způsob reprodukce naznačuje, že značná podskupina ribozomálních genů zůstává transkripčně tichá od interfáze až po mitózu, ale opět se aktivuje v...

- 1 - ABSTRACT Nucleoli are formed on the basis of genes of ribosomal DNA (rDNA) clusters called Nucleolus Organizer Regions (NORs). The essential structural components of the nucleoli, Fibrillar Centers (FC) and Dense Fibrillar Components (DFC), together compose FC/DFC units. These units are centers of rDNA transcription by RNA polymerase I (pol I), as well as the early processing events, in which an essential role belongs to fibrillarin. Each FC/DFC unit probably corresponds to a single transcriptionally active gene. In our work we study changes of FC/DFC units in the course of cell cycle. Correlative light and electron microscopy analysis showed that the pol I and fibrillarin positive nucleolar beads correspond to individual FC/DFC units. In vivo observations showed that at early S phase, when transcriptionally active ribosomal genes were replicated, the number of the units in each cell increased by 60 to 80 %. During that period the units transiently lost pol I, but not fibrillarin. Then, until the end of interphase, number of the units did not change, and their duplication was completed only after the cell division, by mid G1 phase. This peculiar mode of reproduction suggests that a considerable subset of ribosomal genes remain transcriptionally silent from mid S phase to mitosis but become again active...